细胞生物学课件ppt
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• 决定DNA双螺旋结构状态的因素主要有以下几点： ➢氢键 ➢碱基堆积力 ➢带负电荷的磷酸基的静电斥力 ➢碱基分子内能
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2.三股螺旋DNA（H-DNA）
• DNA三股螺旋构型称为H-DNA，是在DNA双螺旋结构 基碱上形成的。
• 它是双螺旋DNA分子中一条链的某一节段，通过链 的折叠与同一分子中DNA结合而形成。 •三条链均为同型嘌呤或同型嘧啶，即整段的碱基均 为嘌呤或嘧啶，其中两条链为正常双螺旋，第三条 链位于双螺旋的大沟中。 • H-DNA可在转录水平上阻止基因的转录，这就是反 基因策略，或称反基因技术- 。
调控区DNA复制起点或终点染色体重组位点，提 示它们可能与基因表达调控DNA复制及染色体的重 组有关。
-
三、DNA的三级结构
DNA的三级结构指双螺旋链的扭曲。 超螺旋是DNA三级结构的一种形式，DNA在核 小体中的扭曲方式也是一种超螺旋结构。 超螺旋的生物学意义可能是： 1.使DNA分子体积变小，对其在细胞的包装过 程有利。 2.影响双螺旋的解链过程,从而影响DNA分子与 其它分子(如酶、蛋白质、核酸)之间的相互作用。
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当 DNA双 链 中含 有 H—回 文序列 时，即 某区 段 DNA两条链分别为HPu和HPy，并且各自为回文结 构时，任一条回文结构的5’和3’部分都可以形成分了 子内三股螺旋结构及剩余的半条回文结构游离单链。 真核生物基因组中存在大量可形成H-DNA的多聚嘌 呤核苷酸和多聚嘧啶核苷序列。它们位于：
教学内容：
一、细胞的结构与功能
细胞的统一性和多样性；真核细胞的结构（主要细胞器、细胞骨 架）
二、细胞的生活和调控
细胞的增殖、分化、衰老和死亡；细胞信号转导
三、基因组的维持
真核基因组的结构、染色质结构及其调控；DNA的复制 、修复和 转座
四、基因组的表达和调控
转录、翻译的机制；原核和真核生物的基因调控；调控RNA
碱基环是一个共轭环，本身构成一个平面分子。
·
在双螺旋中这个平面垂直于螺旋轴，相邻的两个碱 基上下间隔3.4A,每十对碱基组成一节螺旋，因此双 螺旋的螺距是34A。一条链中每个相邻的碱基方向
0
相差36 。碱基之间的疏水作用可导致碱基堆集，这 个引力同碱基对之间氢键一起稳定了双螺旋结构。
-
3）大沟和小沟
五、分子及细胞生物学研究技术
-
基因组的维持
真核基因组的结构 染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
-
1
真核基因组的结构
DNA的结构与功能
3
核小体 4 基因与基因组
5
-
核酸（nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位 的生物大分子。天然存在的核酸有两类，一类为脱 氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA)，另一 类为核糖核酸（ribonuleic acid, RNA)。
DNA似乎具有不同的生物活性。
-
Buckle
Propeller Twist
Textbook
- Real Life
2）碱基对
这两种碱基对（A/T,G/C）有一个重要的特征， 就是它们具有二次旋转对称性，即一对碱基对旋转 180O,并不影响双螺旋的对称性，因此双螺旋结构只 限定了配对的方式，并不限定碱基的顺序。
• 右手双螺旋构象是DNA最为常见的结构-B型DNA。 • DNA二级结构可分为两大类：一类是右手螺旋，如： B-DNA、CDNA、D-DNA、E-DNA、A-DNA；另一类是 局部的左手螺旋，即Z-DNA。
-
A
B
Z
-
在A-T丰富的区段，DNA常呈现B-DNA。 在转录状态，DNA与RNA的杂合链呈现A-DNA。 虽然B-DNA是最常见的构象，但是A-DNA和Z-
沿螺旋轴方向观察，配对的碱基并不充满双螺旋的 空间。
由于碱基对的方向性，使得碱基对占据的空间是不 对称的，因此在双螺旋的表面形成二个凹下去的槽， 一个槽大些，一个槽小些分别称为大沟和小沟。
双螺旋表面的沟对DNA和蛋白质的相互识别是很 重要的，因为在沟内才能觉察到碱基的顺序，而在双 螺旋的表面，是脱氧核糖和磷酸重复结构，没有信息 可言。
4种dNTP以3’、5’磷酸二酯键相连构成一个没有 分枝的线性大分子。（与蛋白质比触觉不灵）。
它们的两个末端分别称5’末端（游离磷酸基）和 3’末端（游离羟基）。
-
二、DNA的二级结构
1.双螺旋的基本特征
1）主链
脱氧核糖和磷酸基相互连接构成DNA的主链。
从化学键的方向来看，双螺旋中两条多核苷酸链
DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列 顺序。因此测定DNA的碱基排列顺序是分子生物学的基 本课题之一。
-
DNA分子的多样性 • 碱基的排列顺序，而构成了DNA分子的多样 性 • 100bp DNA分子可能排列方式就是4100 • DNA中的碱基排列顺序是DNA分子的重要属 性
-
2、DNA一级结构的基本特点
DNA存在细胞核和线粒体内，携带和传递遗传 信息，决定细胞和个体的基因型（gene type)。
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内 DNA遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
-
Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
dAMP、dGMP、dTMP、dCMP
-
Nucleoside
phosphoester bond glycosidic bond
-
1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息
DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都贮 存在DNA分子中。
这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子上， 核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同了。
是反向平行பைடு நூலகம்。
二条主链处于螺旋的外侧，碱基处于螺旋的内部，
由于糖和磷酸根的化学性质，主链是亲水的。
两条链形成右手螺旋，有共同的螺旋轴，螺旋的
直径是20A。
-
Schematic model
Space-filling model
-
Watson和Crick于1953年根据DNA纤维X射线晶体衍射 图，提出了DNA为右手双螺旋结构的科学假设
-
线状DNA形成的超螺旋
-
环状DNA形成的超螺旋
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拓扑异构酶 or溴化乙锭
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• 决定DNA双螺旋结构状态的因素主要有以下几点： ➢氢键 ➢碱基堆积力 ➢带负电荷的磷酸基的静电斥力 ➢碱基分子内能
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2.三股螺旋DNA（H-DNA）
• DNA三股螺旋构型称为H-DNA，是在DNA双螺旋结构 基碱上形成的。
• 它是双螺旋DNA分子中一条链的某一节段，通过链 的折叠与同一分子中DNA结合而形成。 •三条链均为同型嘌呤或同型嘧啶，即整段的碱基均 为嘌呤或嘧啶，其中两条链为正常双螺旋，第三条 链位于双螺旋的大沟中。 • H-DNA可在转录水平上阻止基因的转录，这就是反 基因策略，或称反基因技术- 。
调控区DNA复制起点或终点染色体重组位点，提 示它们可能与基因表达调控DNA复制及染色体的重 组有关。
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三、DNA的三级结构
DNA的三级结构指双螺旋链的扭曲。 超螺旋是DNA三级结构的一种形式，DNA在核 小体中的扭曲方式也是一种超螺旋结构。 超螺旋的生物学意义可能是： 1.使DNA分子体积变小，对其在细胞的包装过 程有利。 2.影响双螺旋的解链过程,从而影响DNA分子与 其它分子(如酶、蛋白质、核酸)之间的相互作用。
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当 DNA双 链 中含 有 H—回 文序列 时，即 某区 段 DNA两条链分别为HPu和HPy，并且各自为回文结 构时，任一条回文结构的5’和3’部分都可以形成分了 子内三股螺旋结构及剩余的半条回文结构游离单链。 真核生物基因组中存在大量可形成H-DNA的多聚嘌 呤核苷酸和多聚嘧啶核苷序列。它们位于：
教学内容：
一、细胞的结构与功能
细胞的统一性和多样性；真核细胞的结构（主要细胞器、细胞骨 架）
二、细胞的生活和调控
细胞的增殖、分化、衰老和死亡；细胞信号转导
三、基因组的维持
真核基因组的结构、染色质结构及其调控；DNA的复制 、修复和 转座
四、基因组的表达和调控
转录、翻译的机制；原核和真核生物的基因调控；调控RNA
碱基环是一个共轭环，本身构成一个平面分子。
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在双螺旋中这个平面垂直于螺旋轴，相邻的两个碱 基上下间隔3.4A,每十对碱基组成一节螺旋，因此双 螺旋的螺距是34A。一条链中每个相邻的碱基方向
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相差36 。碱基之间的疏水作用可导致碱基堆集，这 个引力同碱基对之间氢键一起稳定了双螺旋结构。
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3）大沟和小沟
五、分子及细胞生物学研究技术
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基因组的维持
真核基因组的结构 染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
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真核基因组的结构
DNA的结构与功能
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核小体 4 基因与基因组
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核酸（nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位 的生物大分子。天然存在的核酸有两类，一类为脱 氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA)，另一 类为核糖核酸（ribonuleic acid, RNA)。
DNA似乎具有不同的生物活性。
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Buckle
Propeller Twist
Textbook
- Real Life
2）碱基对
这两种碱基对（A/T,G/C）有一个重要的特征， 就是它们具有二次旋转对称性，即一对碱基对旋转 180O,并不影响双螺旋的对称性，因此双螺旋结构只 限定了配对的方式，并不限定碱基的顺序。
• 右手双螺旋构象是DNA最为常见的结构-B型DNA。 • DNA二级结构可分为两大类：一类是右手螺旋，如： B-DNA、CDNA、D-DNA、E-DNA、A-DNA；另一类是 局部的左手螺旋，即Z-DNA。
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A
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在A-T丰富的区段，DNA常呈现B-DNA。 在转录状态，DNA与RNA的杂合链呈现A-DNA。 虽然B-DNA是最常见的构象，但是A-DNA和Z-
沿螺旋轴方向观察，配对的碱基并不充满双螺旋的 空间。
由于碱基对的方向性，使得碱基对占据的空间是不 对称的，因此在双螺旋的表面形成二个凹下去的槽， 一个槽大些，一个槽小些分别称为大沟和小沟。
双螺旋表面的沟对DNA和蛋白质的相互识别是很 重要的，因为在沟内才能觉察到碱基的顺序，而在双 螺旋的表面，是脱氧核糖和磷酸重复结构，没有信息 可言。
4种dNTP以3’、5’磷酸二酯键相连构成一个没有 分枝的线性大分子。（与蛋白质比触觉不灵）。
它们的两个末端分别称5’末端（游离磷酸基）和 3’末端（游离羟基）。
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二、DNA的二级结构
1.双螺旋的基本特征
1）主链
脱氧核糖和磷酸基相互连接构成DNA的主链。
从化学键的方向来看，双螺旋中两条多核苷酸链
DNA的一级结构就是指核苷酸在DNA分子中的排列 顺序。因此测定DNA的碱基排列顺序是分子生物学的基 本课题之一。
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DNA分子的多样性 • 碱基的排列顺序，而构成了DNA分子的多样 性 • 100bp DNA分子可能排列方式就是4100 • DNA中的碱基排列顺序是DNA分子的重要属 性
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2、DNA一级结构的基本特点
DNA存在细胞核和线粒体内，携带和传递遗传 信息，决定细胞和个体的基因型（gene type)。
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内 DNA遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
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Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
dAMP、dGMP、dTMP、dCMP
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Nucleoside
phosphoester bond glycosidic bond
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1.DNA一级结构中贮存的生物遗传信息
DNA是双螺旋的生物大分子。生物信息绝大部分都贮 存在DNA分子中。
这些信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子上， 核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同了。
是反向平行பைடு நூலகம்。
二条主链处于螺旋的外侧，碱基处于螺旋的内部，
由于糖和磷酸根的化学性质，主链是亲水的。
两条链形成右手螺旋，有共同的螺旋轴，螺旋的
直径是20A。
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Schematic model
Space-filling model
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Watson和Crick于1953年根据DNA纤维X射线晶体衍射 图，提出了DNA为右手双螺旋结构的科学假设
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线状DNA形成的超螺旋
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环状DNA形成的超螺旋
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拓扑异构酶 or溴化乙锭