DNA分子组成及结构

二、DNA分子结构
一、DNA的一级结构 （一）核苷酸之间的连接方式： 3′，5′—磷酸二酯键：一个核苷酸 的3′—羟基和相邻一个核苷酸的5′— 磷酸基团以酯键相连。
DNA分子组成及结构
5’
3’ 5’
3’
DNA分子组成及结构
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（二）DNA的一级结构 1、DNA的一级结构及表示方法 DNA的一级结构是指DNA分子中脱氧核苷
2、稳定DNA双螺旋结构的作用力
有利的： ⑴ 碱基堆积力：主要作用力，包括碱基之间的范德华 力和碱基疏水作用。碱基堆积后，在双螺旋结构内部形成 一个强大的疏水区，产生疏水作用。 ⑵ 碱基对之间的氢键： 基本作用力 ⑶ 离子键
不利的： （1）静电斥力：磷酸基团之间； （2）碱基分子内能
平衡的结果。
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二、DNA的二级结构
（一）DNA二级结构的典型——双螺旋结构模型 1953年，Jamse. Wstson和Francis. Crick
在前人研究的基础上，推导出DNA的双螺旋结构 模型及DNA复制机制。
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James Watson (23y)
DNA分子的组成和结构
DNA分子组成及结构
一、DNA的碱基组成规律-------Chargaff规则
1950年，Erwin Chargff（查尔加夫）用纸层析法分析 多种生物DNA分子的组成成分，发现所有物种内的DNA的A 与T，G与C之比值都接近1.0。他对DNA双螺旋结构模型的 提出提供了重要依据。要点如下：
DNA分子组成及结构
1994年，我国HGP在吴旻、强伯勤、陈竺、杨焕 明的倡导下启动，最初由国家自然科学基金会和863高 科技计划的支持下，先后启动了“中华民族基因组中 若干位点基因结构的研究”和“重大疾病相关基因的 定位、克隆、结构和功能研究”，1998年在国家科技 部的领导和牵线下，1998年在上海成立了南方基因中 心，1999年在北京成立了北方人类基因组中心，1998 年，组建了中科院遗传所。1999年7月在国际人类基 因组注册，得到完成人类3号染色体短臂上一个约 30Mb区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组的 1％。
什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所 有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信 息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水 平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的 相互关系。
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人类基因组计划的目的
为什么选择人类的基因组进行研究？因为人类是在 “进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认 识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了 解生命的起源。
包含10个碱基对(bp)，相邻碱基距离为0.34nm，之间 旋转角度为36º；
④ 双螺旋结构上有两条螺形凹槽，大沟和小沟，对于 DNA与PRO结合时的相互识别很重要，利于遗传信息的 传递与表达。
⑤ 碱基按互补配对原则进行配对，A与T配对，之间形 成两个氢键，C与G配对，之间形成三个氢键。
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丹麦 哥本哈根 Francis Crick (35y)
剑桥大学 DNA分子组成及结构 Cavendish Lab.
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1、双螺旋模型要Biblioteka Baidu ① 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴向右盘
旋形成右手双螺旋； ② 双螺旋的骨架是由磷酸和脱氧核糖组成，位于外侧，
碱基位于螺旋内侧，配对平行，与轴垂直； ③ 双螺旋平均直径为2nm，螺距为3.4nm，螺旋一周
⑴ 碱基当量定律 同一种生物的不同组织或器官的DNA的碱 基组成相同，并且，A与T的mol数相等，即A=T；G与C的 mol数相等，即G=C，从而，A＋G=C＋T，A＋G/T＋C=1
⑵ 不对称比率 不同种生物的DNA碱基组成存在差异。
AT
A＋T
— 、 — 、 —— 均有差异。
G C G＋C
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测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现 所有人类基因，找出它们在染色体上的位置，破译人 类全部遗传信息。
在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的 研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为 人类的五种“模式生物”。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生 命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在 差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等 生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。
酸的排列顺序，也叫序列。 核酸一级结构的表示方法
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简化表示法：竖线表示戊糖碳链，原子编 号自上而下，C1连着碱基，A 、T、 G 、 C表 示DNA中的四种碱基，P代表磷酸残基，磷酸 二酯键自竖线中部引出（C3）对角至相邻竖线 下段（C5） ，对角线中间为P 。
T
U
OH OH OH OH
3、生物学意义
第一次描述了DNA分子的结构，提 出了遗传信息的储存方式以及DNA的复 制机理，对DNA复制、基因遗传、RNA 翻译、基因表达、调控等方面的研究都 奠定了基础，揭开了分子生物学研究的 序幕，为分子遗传学的研究奠定了基础。
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人类基因组计划
人类基因组计划(human genome project, HGP)是 由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动 的。美国、英国、法兰西共和国、德国、日本和我国 科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组 计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内 约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因 的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体10万个基因 的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原 子弹计划和阿波罗并称为三大科学计划。
OH
OH
5’
3’
5’
3’
DNA
RNA
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缩写式：根据简化式从左至右按序写出碱基符 号（代表核苷），以P代表磷酸基，P写在碱基符号 左边时表示P结合在C5位上，碱基符号右边的P表示 与C3 结合。如：
…PAPCPGPT 或 …PA—C—G—T 或 …PACGT 或 …PACGTOH 简化式的读向：从左至右表示的碱基序列是 5′→ 3′。
2.0 nm
小沟 大沟
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DNA分子组成及结构
互补配对原则的重要性： A：当一条多核苷酸链的序列被确定
以后，即可推知另一条互补链的序列； B：是遗传信息传递的分子基础，
DNA的复制、转录、逆转录和翻译都以 碱基互补原则为基础进行。
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