第一章遗传物质分子结构性质和功能

基础物质。
❖1953年，Watson和Crick提出的DNA双螺 旋模型真正使人们相信DNA才是遗传物
质。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
❖大部分生物的遗传物质是DNA，但 是也有些生物是以RNA作为遗传物 质
如：烟草花叶病毒中分离得到的RNA 也能够侵染植物，如果用RNA酶处 理，就失去侵染能力，而分离的蛋 白部分则没有这种侵染能力。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
DNA双螺旋结构的要点
（2）嘌呤碱和嘧啶 碱基位于螺旋的 内侧，磷酸和脱 氧核糖基位于螺 旋外侧。碱基环 平面与螺旋轴垂 直，糖基环平面 与碱基环平面成 90°角。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
DNA双螺旋结构的要 点
（3）螺旋横截面的直 径约为2 nm，每条 链相邻两个碱基平 面之间的距离为3.4 nm，每10个核苷酸 形成一个螺旋，其 螺矩（即螺旋旋转 一圈）高度为34 nm。
❖因此，核酸是现代生物化学、分子 生物学和医药科学的重要基础之一。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
核酸与遗传
❖早在1868年，瑞士人F. Miescher从细 胞核中分离得到一种酸性物质，即现在
被称为核酸的物质。
❖1928年，英国Fredrick Griffith等第 一次用实验方法证实DNA是生命遗传的
酶（ribozyme）
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
第三节 核酸的功能
❖一、DNA的功能及基因治疗
❖结构基因：编码蛋白质中氨基酸序列的 基因
❖调控基因：调节基因选择性表达的基因
❖基因治疗：利用分子生物学技术，校正 基因结构和功能异常，阻止病变的进展， 杀灭病变细胞或抑制外源病原体基因的 复制，而治疗疾病的方法。
❖ 而mRNA(信息RNA)的碱基顺序，则直接为蛋
白质的氨基酸编码，并决定蛋白质的氨基酸顺
序。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
C值：在每一种生物中，其单倍体 的基因组DNA总量是特异的，称 之为C值。
C值矛盾：某生物的C值与进化的 复杂程度不一致就称为C值矛盾 （C -value paradox ）
第一章 遗传物质的分子结构性质和功能
授课教师
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
❖核酸与蛋白质一样，是一切生物机 体不可缺少的组成部分。
❖核酸是生命遗传信息的携带者和传 递者，它不仅对于生命的延续，生 物物种遗传特性的保持，生长发育， 细胞分化等起着重要的作用，而且 与生物变异，如肿瘤、遗传病、代 谢病等也密切相关。
在闭环状双链DNA的拓扑学转变中，切 断一个链而改变拓扑结构的称为Ⅰ型 拓扑异构酶，通过切断二个链来进行 的称为Ⅱ型拓扑异构酶。
拓扑异构酶Ⅰ：1切口，解旋 拓扑异构酶Ⅱ：2切口，超螺旋
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
二、RNA的结构
单链线性分子，局部双螺旋 也具有高级结构 有些RNA具有催化活性，称为核
DNA的二级结构分为两大类
右手螺旋：A-DNA B-DNA C-DNA D-DNA
左手螺旋：Z-DNA 第一章遗传物质分子结构性质和功 能
生物体内正常的DNA为B-DNA； 转录时的DNA-RNA杂交链பைடு நூலகம்A-
DNA，对基因表达有重要意义； 左手螺旋Z-DNA不能推翻右手双螺旋
模型，而是其有益的补充和发展， 通过B-DNA和Z-DNA之间的相互 转化，可以影响聚合酶能否与模板 链结合而调节转录起始活性。
在DNA分子中，嘌 呤碱基的总数与嘧啶碱 基的总数相等。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
2．DNA双螺旋的稳定性
❖DNA双螺旋结构在生理条件下是很 稳定的。
维持这种稳定性的因素包括： ❖两条DNA链之间形成的氢键； ❖同一条链中的相邻碱基能够形成一
种堆积力，称为碱基堆积力
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
❖基因治疗分为第一章体遗传外物质分和子结构体性质内和功 治疗两种方式。 能
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
三、DNA的三级结构
DNA的三级结构即在DNA双螺旋 结构基础上，进一步扭曲所形成 的特定空间结构。
也就是超螺旋结构，分为正超螺 旋和负超螺旋
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
拓扑异构酶（topoisomerase）：
为催化DNA拓扑学异构体相互转变 的酶之总称。
例如一些植物的基因组DNA含量 比人类还要高几十倍，这显然是 无法解释的，这就是C值矛盾。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
二、DNA的二级结 构
❖1953 年 ， J. Watson 和F. Crick 在前人研究 工作的基础上，根据 DNA结晶的X-衍射图 谱和分子模型，提出 了著名的DNA双螺旋 结构模型，并对模型 的生物学意义作出了 科学的解释和预测。 第一章遗传物质分子结构性质和功
能
1．DNA双螺旋结构的特点
❖DNA 分 子 由 两 条 DNA单链组成。
❖DNA的双螺旋结构 是分子中两条DNA 单链之间基团相互
识别和作用的结果。
❖双螺旋结构是DNA
二级结构的最基本
形式。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
DNA双螺旋结构的要点
（1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷 酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着 同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结 构。螺旋中的两条链方向相反，即其中 一条链的方向为5′→3′，而另一条链的方 向为3′→5′。
第一章遗传物质分子结构性质和功 能
（4）两条DNA链相互结 合以及形成双螺旋的力 是链间的碱基对所形成 的氢键。
DNA双螺旋结构的要点
碱基的相互结合具 有严格的配对规律，即 腺嘌呤（A）与胸腺嘧 啶（T）结合，鸟嘌呤 （G）与胞嘧啶（C） 结合，这种配对关系， 称为碱基互补。A和T 之间形成两个氢键，G 与C之间形成三个氢键。
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第二节 核酸的结构
❖一、核酸的一级结构
❖ 多聚核苷酸是由四种不同的核苷酸单元按特定 的顺序组合而成的线性结构聚合物，因此，它 具有一定的核苷酸顺序，即碱基顺序。
❖ 核酸的碱基顺序是核酸的一级结构。
❖ DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子 形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中 四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。