遗传物质的分子结构性质和功能 优秀课件

B-DNA：Watson-Crick模型，右手螺旋,生 理条件下DNA最稳定的结构形式
Z-DNA：左手螺旋，每个螺圈含有12个碱 基对。并只有一个深沟。可能在基因表达 的调控中起作用
活性：B-DNA >A-DNA> Z-DNA
双螺旋中的大沟 对于DNA和蛋白质 结合时的相互识别很 重要 ，在沟内可以 辨认碱基的顺序。
遗传物质的分子结 构性质和功能
绪论 第一章 遗传物质的分子结构、
性质和功能
药剂药代教研室：李唐棣
什么是分子生物学？
❖ 1938年洛克菲勒基金会主席Warren Weaver 在年终报告里提出“渐渐地又产生了一门科 学—分子生物学，这是揭开许多生命细胞基 本单元奥秘的开端……”
❖ 基金会对有关蛋白质X晶体衍射提供了资助 ❖ 1938年，Astburu, W.T.和Bell,F.D.首次发表
❖ 稳定DNA双螺旋结构的主要作用力
1、碱基堆积力（主要因素） 是双螺旋中垂直方向的作用力
2、氢键 为双螺旋中水平方向的作用力
3、离子键 磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子或
阳离子化合物之间所形成的盐键 。
四、 DNA的三级结构--DNA的拓扑结构
双螺旋→进一步扭曲 （一）DNA的超螺旋结构
超螺旋结构仅在闭合DNA中产生，环状或线状
❖ 分类：拓扑异构酶Ⅰ; 拓扑异构酶Ⅱ ❖ 作用机制：
拓扑异 构酶Ⅰ
（4）两条核酸链依靠彼此 碱基之间形成的氢键相连系 而结合在一起，且总是A与T， G与C配对。 （5）双螺旋的平均直径为2 nm ，每个螺旋圈上升10对 核苷酸，螺距为3.4 nm。 （6）沿螺旋中心轴方向看 去，双螺旋结构上有两个凹 槽，一个较宽深，称大沟 （major groove），另一个 较浅小，称小沟（minor groove）。
❖ RNAi
一、核酸的化学组成
➢核酸的元素组成 基本元素：C H O N P
➢核酸的元素组成有两个特点： 1. 一般不含S 2. P含量较多，并且恒定（9%-10%）。 因此，实验室中用定磷法进行核酸的定
量分析。（DNA9.9% 、RNA9.5%）
二、DNA一级结构
❖ 四种脱氧单核苷酸（dAMP、dGMP、 dCMP、dTMP）是DNA的基本组成单位，它 们按照一定的方式、数量和排列顺序而形成的 多核苷酸链即为DNA的一级结构。 ❖书写：按5′→3′方向书写。 如：5′pACGT3′或pACGT、dACGT或 5′dACGT3′、ACGT表示脱氧多核苷酸的结构。 ❖DAN的一级结构决定种属差异
计算机模拟DNA双 螺旋结构（蓝色） 大沟中结合着肽 （红色）
双螺旋结构的构象变异
❖ 引起DNA双螺旋构象改变的因素有: 1. 核苷酸顺序 2. 碱基组成 3. 盐的种类 4. 相对湿度
Z-DNA的发现
❖ 1972年，Pohl et al 发现poly(dG-dC)在高盐 下旋光性发生改变；
❖ 1979年，Wang A.H-J(王惠君)，A.Rich对 d(CGCGCG)单晶作X衍射分析提出Z-DNA 模型。
Z-DNA的结构特点
1. 核糖磷酸骨架呈“之”字形（Zigzag）走 向。
2. 左旋 3. G的糖苷健呈顺式（Syn），使G残基位于
分子表面。 4. 分子外形呈波形。 5. 大沟消失，小沟窄而深。 6. 每个螺旋有12 bp。
Z-DNA存在的条件
1. 高盐：NaCl>2mol/L,MgCl2>0.7mol/L 2. Pu,Py相间排列。 3. 在活细胞中如果m5C,则无需嘌呤-嘧啶相间排列，
脱氧核糖核酸的X光衍射研究。
❖ 分子生物学（molecular biology）是在分 子水平研究生命现象的科学，是现代生命 科学的“共同语言”，它的核心内容是通 过对生物的物质基础—核酸、蛋白质、多 糖等生物大分子结构、功能及其相互作用 的研究来阐明生命的分子基础。
❖ 狭义的分子生物学侧重于核酸的分子生物 学，基因的复制、转录、表达和调控等。
在生理盐水浓度下即可产生Z型。 4. 体内的多胺化合物，如精胺、亚胺及亚精胺和阳
离子一样，可和磷酸基团结合，使B-DNA转变为 Z-DNA. 5. 某些蛋白质如Z-DNA结合蛋白带有正电荷，可使 DNA周围形成局部高盐浓度的微环境。
Z-DNA的生物学意义
双螺旋结构的稳定因素
❖ DNA双螺旋在生理状态下十分稳定，结 构不发生变化。
请回答以下几个问题?
❖ 遗传物质是DNA、RAN、还是pr？ ❖ 描述DNA的一级结构、二级结构？ ❖ 列举你所知道的RAN种类和主要功能？ ❖ 复习一下证实遗传物质的本质是核酸的三个
经典实验？
❖ 双螺旋结构的多态性与Z-DNA ❖ DNA的三级结构与三链DNA ❖ snmRNAs与核酶 ❖ 核酸的变性、复性和杂交
DNA双螺旋结构的多态性
➢除B-DNA外，人们还发现了其它的结构参 数有一定差异的双螺旋DNA，如A-DNA, ZDNA等。这一现象称为DNA结构的多态性 （polymorphism）。
A-DNA：右手螺旋，在高盐浓度下存在，是 DNA的脱水构型，螺圈含有11bp。A－DNA 比较短和密，大沟深而窄，小沟宽而浅。 DNA－RNA、RNA－RNA双螺旋。
三、DNA的二级结构
1953年Watson和Crick在Chargaff规则和 DNA X-射线衍射结果的基础上提出了著名的 DNA双螺旋（double helix）结构模型，即BDNA模型（图2-3）。模型的结构特征如下：
（1）两条反向平பைடு நூலகம்的多核苷酸链围绕同一中心轴盘 绕成右手双螺旋。 （2）核糖与磷酸在外侧形成螺旋的轨迹，彼此通过 3′,5′- 磷酸二酯键相连。 （3）碱基伸向内部，其平面与螺旋轴垂直。
正超螺旋---反向扭转 每圈双螺旋碱基数小于10.5(紧缠)。
负超螺旋---同向扭转 每圈双螺旋碱基数大于10.5(松缠) 。
线状DNA形成的超螺旋
环状DNA形成的超螺旋
意义:DNA复制、转录的启动具有重要的调控作用。
❖ DNA拓扑异构酶 解 链 过 程 中 正 超 螺 旋 的 形 成
❖ 拓扑异构酶作用特点 既能切断、又能连接磷酸二酯键