分子生物学遗传的物质基础-DNA.ppt

《分子生物学遗传的物质基础-DNA.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学遗传的物质基础-DNA.ppt（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、分 子 生 物 学,MOLECULAR BIOLOGY,曹诣斌手机短号：659330实验室：10幢304室课程主页：http:/,参考书目：,现代分子生物学（第三版），朱玉贤，高等教育出版社Gene，Benjamin Lewin，科学出版社Molecular Biology（第二版），Robert F.Weaver，科学出版社分子遗传学，孙乃恩，南京大学出版社生物化学（第三版），王境岩等，高等教育出版社,Molecular Biology,The attempt to understand biological phenomena in molecular terms.The study of

2、 gene structure and function at the molecular level.Molecular biology Robert F.Weaver,遗传的物质基础-DNA,第一章,第一节 DNA是遗传信息的携带者,DNA是遗传物质携带负责蛋白质、氨基酸合成的组成信息携带关于基因选择性表达的信息,遗传物质的发现与证明:转化：R型肺炎链球菌因为没有荚膜多糖而失去致病能力S型细菌加热杀死后，与活的R型菌混合，能够使小鼠感染,Griffith,F.,Principle of transformation,转化原理：Oswald Avery等用去垢剂裂解加热灭活的S型细菌，得到保

3、留了转化能力的溶菌液分别向溶菌液中加入SIII（除去荚膜多糖），蛋白酶和RNA酶，转化能力不受影响向溶菌液中加入DNA酶，转化能力丧失证明DNA是遗传物质。,If we are right,and of course that is not yet proven,then it means that nucleic acids are not merely structurally important but functionally active substances in determining the biochemical activities and specific charact

4、eristics of cells This is something that has long been the dreams of geneticists.-Oswald T.Avery,1943,第二节 DNA的一级结构,结构单位:核苷酸碱基:指嘌啉或嘧啶环。通过嘧啶的N1或嘌啉的N9位糖苷键与戊糖的1位相连；每种核酸包含4种碱基。DNA包括A、G、C、T，而RNA包括A、G、C、U稀有碱基,核苷：戊糖与碱基以N糖苷键连接组成核苷。核苷中碱基与糖环平面互相垂直戊糖包括核糖与脱氧核糖，均为呋喃型环状结构糖环中碳原子的标号右上角加撇,碱基中原子的标号不加撇核苷酸：核苷的戊糖羟基被磷酸酯化，

5、就形成核苷酸,DNA的一级结构：通常指核酸的核苷酸序列；核酸中的核苷酸以3，5-磷酸二酯键连接而成。,DNA物理结构的不均一性反向重复序列Inverted Repeats:two different segments of the double helix read the same but in opposite directions“First Ladies rule the State and state the rule:ladies first”5 AGAACAnnnTGTTCT 33 TCTTGTnnnACAAGA 5,发夹结构hairpin,Palindromes(回文):A p

6、alindrome is a sequence that reads the same forwards and backwards.Palindromes that occur on opposite strands of the same section of DNA helix.5 GGCC 33 CCGG 5 富含A/T序列A/T对只有两条H键，此处双链容易解开。对于复制和转录的起始很重要。,第三节 DNA的二级结构,一、DNA右手双螺旋模型:Watson-Crick 模型的提出,.A structure this pretty just had to exist.-James Wat

7、son in The Double Helix,右手双螺旋模型要点:主链:两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋；脱氧核糖与磷酸通过3，5磷酸二酯键交互连接，成为螺旋的骨架碱基对:嘌啉与嘧啶位于双螺旋的内侧，碱基平面与纵轴垂直；碱基互补配对原则螺距为3.4nm,包含10个核苷酸;直径2nm大沟和小沟:蛋白因子的识别和结合部位,Watson和Crick在剑桥,二、决定双螺旋结构状态的因素:,H键碱基堆积力疏水作用力范德华力磷酸基团的静电斥力碱基分子内能,三、DNA的变性、复性和杂交,变性:,Nature DNA,Random coil,加热或试剂,高温、酸、碱及某些变

8、性剂如尿素、甲酰胺和甲酸等都可导致DNA变性,Urea and formamide forms hydrogen bonds with the DNA bases,“saturating”H-bond sites and preventing the formation of inter-base bonds.,增色效应:变性DNA在260nm处光吸收的增加。熔点（Tm）：是A260值升高达到极大值一半时的温度,熔解曲线,复性:DNA双链变性后，互补单链再次聚合的过程。影响复性效率的因素：温度：最佳复性温度为低于Tm约25DNA浓度复性时间DNA的复杂程度,C0t曲线：C0为变性DNA复性时的

9、初始浓度，以核苷酸的摩尔浓度表示，t为时间，以秒表示。C0t1/2表示复性一半时的C0t值C0t is the product of the initial DNA concentration(C0)in moles of nucleotides per liter and time(t)in seconds molsL-1,A linear relationship between DNA complexity and C0t1/2,真核生物DNA由于具有重复序列，其C0t曲线往往具有多个拐点:At very low C0t,the highly repetitive DNA anneals

10、,followed by the moderately repetitive DNA,and finally by the single-copy DNA.,杂交:复性DNA中，如果两条链来源不同，就叫做杂交。Southern blotNorthern blotWestern blot,四、DNA二级结构的多形性,碱基和糖环连接的糖苷键，上方为大沟，下方为小沟。A-DNS,B-DNA和Z-DNA双螺旋的中轴各不相同。,第四节 DNA超螺旋和拓扑异构,正超螺旋 螺旋 负超螺旋 螺旋天然的DNA都呈负超螺旋,双螺旋,超螺旋,相互缠绕,拧紧,放松,L=T+W,L为连接数（linking number

11、），是指环形DNA分子两条链间交叉的次数。只要不发生链的断裂，L是个常量。T为双螺旋的盘绕数（twisting number）,即初级螺旋的圈数。W为超螺旋数（writhing number），它们是变量。,无论是L数的增加或减少，即加旋或解旋，DNA分子具有维持B-DNA结构的倾向，即由10碱基构成一个螺旋，因此，DNA的长度确定后，“T”会保持不变，加旋和解旋的影响由三极结构的扭曲来抵消。,所有的DNA超螺旋都由DNA拓扑异构酶(topoisomerase)产生的（E.coli）,第五节 染色体的结构,一、核小体(Nucleosomes)是DNA在真核细胞内的存在形式一个核小体约缔合200

12、bp的DNA组蛋白分为5种:H1,H2a,H2b,H3,H4(H2a,H2b,H3,H4)2组成组蛋白八聚体，约146bp的DNA以左手螺旋管的形式缠绕于八聚体上，其余DNA以接头DNA形式存在,H1在核小体的外面，位于DNA进入和离开核小体的位置组蛋白特点:带正电荷，富含精氨酸和赖氨酸，是自然界最保守的蛋白质之一。,二、DNA必须经过高度压缩:,10nm 低离子强度及无H1 30nm离子强度较高且有H1存在,螺线管的每一螺旋包含6个核小体 30nm纤丝和非组蛋白骨架组成直径为300nm的侧环带有侧环的非组蛋白骨架进一步形成直径为700nm的螺旋，这就是染色单体,核小体,螺线管,超螺线管,染色体,DNA的压缩,