第二章 DNA结构讲解

稳定双螺旋结构的力
（1）碱基堆集力 是层层堆集的芳香族碱基上N原子 电子云交错而形成的一种力，使双螺旋结构内部 形成一个强大的疏水区，与介质中的水分子隔开， 有利于互补碱基间形成氢键，稳定双螺旋结构。
（2）氢键 互补碱基对之间可形成氢键。DNA外侧的氧 与介质中的水或蛋白质上的-OH形成。
（3）磷酸基静电斥力 磷酸基团上的负电荷与介质中的阳 离子之间形成离子键，减少双链间的静电排斥力。
镜像重复：如果颠倒重复发生在同一条链 上，则这种顺序叫镜像重复,在同一条链内 不具有链内互补顺序，因而不能形成发卡 结构和十字架结构。
例如
TTAGCAC CACGATT AATCGTG GTGCTAA
（一）Holliday结构 （二）三链DNA
概念： 三链DNA是由三条脱氧核苷酸链按一定的规律绕 成的螺旋状结构。
Minor Groove
Major Groove
Width 20 Å
Twist 36°
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
11
DNA二级结构特点
• 1）主链：脱氧核糖和磷酸基通过3’，5’磷酸二酯键交互连接，形成螺 旋链的骨架。两条主链以反向平行的方式组成双螺旋。主链处于螺旋 的外侧，碱基位于内侧，双链的碱基之间以氢键相结合。氢键维持
共同点：富含G, 长度可达几百到几千碱基对
端粒
wenku.baidu.com
端粒酶
端粒酶在肿瘤中的检出率很高 85%的人肿瘤中发现了端粒酶活性的表达，而正常组织
或良性病变仅为4%左右
端粒酶活性的高低与肿瘤分化的程度有关： 小细胞肺癌（100%），胰腺癌（95%），膀胱癌（92%）， 肝癌（86%） 79%：一期肿瘤 84%：二期肿瘤 87.5%：原位瘤
戊糖 磷酸
脱氧核糖 磷酸
RNA 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 尿嘧啶 (Uracil,U)
核糖 磷酸
第三节 DNA的二级结构
Phosphodiester Backbone
C-G T-A
Rise 3.4 Å
B-DNA: A right Handed double helix Why?
Pitch 34 Å 10.4 bp/turn
A DNA
B DNA
Z DNA
Major Minor Major Minor Major Minor
dx = -4 Å
dx = 0.8 Å
dx = +3-4 Å
二、 DNA的高级结构
DNA的不寻常的结构
交替的嘧啶、嘌呤重复序列 - 倾向形成Z-DNA 反向重复序列 - 倾向形成十字形结构 镜像重复的同型嘧啶或嘌呤 – 可能形成三链结构 富含G的序列 -可能形成四链结构
结构：是在Watson-Crick双螺旋基础上形成的，其中大 沟中容纳第三条链形成三股螺旋。在三螺旋DNA中三各个 碱基配对（Hoogsteen base pairing）形成三碱基体: T-A-T ，C-G-C。
作用：可能与基因的表达调控有关。
人、其它脊椎动物的端粒重复单位：AGGTT 纤毛原生动物四膜虫的端粒: GGGGTT(TT) 面包酵母的端粒重复单位：G1-8T or G1-8A
第二章 核酸的结构与功能
目录
• 第一节 遗传物质的证明 • 第二节 DNA的一级结构 • 第三节 DNA的二级结构 • 第四节 DNA二级结构的多样性 • 第五节 DNA的高级结构 • 第六节 DNA的变性、复性及杂交 • 第七节 DNA的超螺旋和拓扑异构现象 • 第八节 RNA的结构与功能
第一节 遗传物质的证明
DNA 双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性
• 2）碱基对： 碱基互补配对原则，A T； G C
。
。
• 3）螺距： DNA 是右手螺旋结构，螺旋直径为。20A，螺距为34A。碱
基平面垂直螺旋轴，相邻碱基平面距离为 3.4A，螺旋一圈包含 10 对
碱基。两个核苷酸之间的夹角为36°。
• 4）大沟和小沟：大沟对于在遗传上有重要功能的蛋白质识别DNA双 螺旋结构上的特定信息是非常重要的。
其中碱基堆集力是使DNA结构稳定的最主要因素
第四节 DNA二级结构的多样性 DNA的高级结构
一、二级结构的多样性
A
B
Z
Mi
Ma
Ma
Mi
Mi
Ma
Z-DNA Phosphate Backbone is Kinked
A
B
Z
A
B
Z
Pitch
Base Inclination Handedness
Base Displacement Determines Groove Depth
核苷酸之间以磷酸
二酯键连接形成多核苷
G
酸链，即核酸。
3´端
书写方法
AGT GCT
5 P P P P P P OH 3
5 pApGpTpGpCpT-OH 3 5 A G T G C T 3
碱基
DNA 腺嘌呤(adennine,A) 鸟嘌呤(guanine,G) 胞嘧啶(cytosine,C) 胸腺嘧啶(thymine,T)
2. 碱基
嘧啶 （Pyrimidines）
嘌呤 （Purines）
3. 核苷与核苷酸
9 1’
核苷
NH2 N
O HO P O CH2 O N O
OH
OH OH
核苷酸
AMP
ATP
二、DNA的一级结构
Nitrogenous base
Sugar Phosphate
5´端
C
二酯键
A
核苷酸的连接
• 1。肺炎双球菌转化实验 • 2。噬菌体感染实验 • 3。DNA直接转化实验
实验二、
噬菌体感染实验 （1952）
实验三、 DNA直接转化实验 TK：胸苷激酶基因
第二节 DNA的一级结构
• 一、核酸的化学组成
磷酸 戊糖 碱基
碱基+戊糖 核苷+磷酸 核苷酸 核酸
1. 戊糖
O
β-D-核糖
β-D-2-脱氧核糖
随着研究的深入，端粒酶将为多种疾病的诊断与治疗提供 快捷、特异、副作用小的检测新途径。
第五节 DNA的变性、复性及杂交
一、DNA的变性
定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成 两条单链的过程。
方法：过量酸、碱，加热，变性试剂如尿素、 酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。
变性后其它理化性质变化：
OD260增高 比旋度下降
粘度下降 浮力密度升高