分子生物学

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Nucleic acid: Nucleotides Polynucleotide
Deoxyribonucleotide DNA Ribonudeotide RNA
1.Base
Purine adenine , A guanine , G Pyrimidine cytosine , C thymine ,T uracil , U
Z型DNA
Z型DNA,左手双股螺 旋,每圈螺旋12个碱基 对,螺旋扭角为-51 ° -51 (G-C)和-9 °(C-G) 碱基平面不与螺旋轴垂 直,螺旋轴不穿过碱基 对,大沟不复存在,小 沟狭而深
修饰核酸
在自然界中, 在自然界中,核酸分子中的碱基或核苷酸的化 学修饰是普遍的, 学修饰是普遍的,并起着许多特定的作用 对于细胞DNA而言 而言, 对于细胞DNA而言,修饰一般仅限于腺嘌呤的 N-6位、胞嘧啶的4-氨基和5位的甲基化,这些 胞嘧啶的4 氨基和5位的甲基化, 甲基化具有限制性修饰作用、 甲基化具有限制性修饰作用、碱基错配修复作 用以及真核基因组构中普遍存在 更为复杂的修饰发生在转录后的RNA分子中 更为复杂的修饰发生在转录后的RNA分子中
Section C
Nucleic Acid Structure
by the 1st team
Watson, Crick and the double helix model.
左一: 左一: 威尔金斯 左三: 左三: 克里克 左五: 左五: 沃森
沃森、 沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺 旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。 旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖。 1962年诺贝尔医学生理学奖
DNA的变性、复性与杂交 DNA的变性、复性与杂交
1.变性:当DNA被加热时或某些试剂 作用下,配对碱基之间氢键和相邻碱基 之间的堆集力就会被破坏,逐步变为近 似于无规则的线团构型,即变性DNA。 由天然状态到变性状态的转变过程叫做 变性,又称熔解。
复性:变性的DNA恢复到天然DNA 复性:变性的DNA恢复到天然DNA 复性条件: (1)足够的盐浓度:消除磷酸基静电斥力; )足够的盐浓度:消除磷酸基静电斥力; (2)足够高的温度,但不能太高,一般比 Tm低20-25ْC。 Tm低20-25ْ 杂交:复性DNA中,如果两条链的来 源不同,就叫杂交。
( 3 ) 带负电荷的磷酸基的静电斥力; (4)碱基分子内能。 碱基分子内能。
在以上四种决定DNA双螺旋结构状态的 在以上四种决定DNA双螺旋结构状态的 因素中,前二者有利于DNA维持双螺旋 因素中,前二者有利于DNA维持双螺旋 构型,后二者则不利于DNA维持双螺旋 构型,后二者则不利于DNA维持双螺旋 构型。
RNA的结构 RNA的结构
RNA分子通常以单链形式存在, 因而不存在双链DNA分子那样的 双螺旋结构 其结构特点为
形成近似球型的结构,通过分子内的氢键作 用和在单核酸链间的碱基堆积可形成局部区域 的螺旋结构 与DNA相比,RNA分子的这种构型的多样性 是与其在细胞中的作用的多样性相适应的
典型t RNA结构 典型t-RNA结构
拓扑异构酶: 拓扑异构酶:
拓扑异构酶Ⅰ:催化单链的断裂和连接, 拓扑异构酶Ⅰ:催化单链的断裂和连接, 每次改 变Lk±1; 拓扑异构酶Ⅱ:催化双链的断裂和连接, 拓扑异构酶Ⅱ:催化双链的断裂和连接, 每次改 变Lk±2;
DNA旋转酶:属于拓扑异构酶Ⅱ, 其功能为引入负超螺旋
RNA也可以作为遗传物质 RNA也可以作为遗传物质
DNA double helix
A:T
G:C
DNA consists of two helical chains wound around the same axis in a right-handed fashion aligned in an antiparallelfashion.
相邻碱基对间距离为0.34nm. 每周螺距为3.4nm(10bp). d为 2nm (B型)。
DNA超螺旋和拓扑异构现象
超螺旋
正超螺旋:DNA DNA扭曲方向与 DNA 双螺旋方向相同; 负超螺旋: DNA扭曲方向与双螺旋方向 DNA 相反(几乎所有细胞中的超 螺旋都是负的)
For the relaxed DNA molecule of Figure 23-15a, underwinding or overwinding by two helical turns (Lk = 18 or 22) will produce negative or positive supercoiling as shown. Note that the twisting of the DNA axis is opposite in sign in the two cases.
RNA病毒 RNA病毒 (RNA virus) 类病毒 (viroid) : 是使高等植物产生疾病的 有传染性的因子,它们是很小的环状的 RNA分子。 RNA分子。
核酸之外的其他遗传物质
1982年,美国加利福尼亚大学教授斯 1982年,美国加利福尼亚大学教授斯 坦利· 坦利·普利西纳提出雅克氏病的病原体是一 种“蛋白质性质的感染颗粒”,并用prion 种“蛋白质性质的感染颗粒”,并用prion (普利昂)一词表示这种因子,国内曾译 为朊病毒或锯蛋白。但这种蛋白质粒子缺 乏核酸,称为病毒并不妥当,故现在称为 朊毒体。
A型、B型及Z型螺旋
• 生物体内DNA结构是 基本一致的,即所谓 的B型螺旋(最稳定) • 在低温条件下,DNA分 子可以被诱导形成A型 A 螺旋
– 结构更加紧密、更宽,螺旋 重复每匝为11个碱基对
wk.baidu.com
• 左旋DNA为Z型DNA,属 于异常螺旋形式
– 外观呈Z字型,每匝12碱基 对
A型DNA
A型DNA,右手双股 螺旋,每圈螺旋10.9个 碱基对,螺旋扭角 33°,螺距3.2nm,碱 基倾角13 ° 碱基平面不于螺旋轴 垂直,螺旋轴不穿过 碱基对,小沟宽而浅, 大沟极深
维系二级结构和三级结构的力:分子内氢键和碱基堆积力
决定双螺旋结构状态的因素
(1)氢键
溶解温度Tm 与 G+C的 溶解温度 Tm与 G+C 的 百分含量的关系 (Marmur-Doty关系式) (Marmur-Doty关系式)
Tm=69.3+0.41(%G+C)
(2)碱基堆集力
同一条链中 相邻碱基之间的 非特异性作用力, 即疏水作用力和 Van der waal力。 waal力。
Nucleotides
A nucleotide is a nucleoside with one or more phosphate groups bound covalently to the 3’-, 5’, or ( in ribonucleotides only) the 2’position. In the case of 5’-position, up to three phosphates may be attached.
酸效应
在强酸和高温下, 在强酸和高温下,核酸可以完全水解为碱 基、核糖(脱氧核糖)和磷酸
pH 3-4 :在甲酸作用下可产生脱嘌呤核酸 3- :在甲酸作用下可产生脱嘌呤核酸
碱效应
DNA变性— DNA变性—碱效应使碱基的互变异构发生变化 高pH下,嘌呤的分子结构由酮式转为烯醇式, pH下,嘌呤的分子结构由酮式转为烯醇式, 将直接影响到特定碱基之间的氢键作用,导 致DNA双链的解离,成为DNA变性 DNA双链的解离,成为DNA变性
prion
2.增色效应:由于DNA变性而引起的光吸 由于DNA变性而引起的光吸 收的增加称为增色效应(Hyperchromicity) 收的增加称为增色效应(Hyperchromicity) 当浓度都为50µg/ml, 当浓度都为50µg/ml, 双螺旋DNA 双螺旋DNA A260=1.00, =1.00, 完全变性DNA 完全变性DNA A260=1.37, =1.37, 单核苷酸的等比例混合物 A260=1.60
2. pentose sugar
RNA DNA D - rebose D - 2 - ribodesose
The bases are covalently attached to the 1’position of a pentose sugar(戊糖)ring, to form a nucleoside
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