核酸的结构与功能(4).ppt

第二章 核酸结构与功能
核酸的概念和重要性
核酸的组成成分
DNA的结构
DNA和基因组及基因组学
RNA的结构和功能
核酸的性质
核酸的序列测定
核酸的生物学功能和实践意义
精选课件
一、核酸的概念和重要性
合成
第二信使——cAMP、cGMP
精选课件
H
H
O-
O
O—CH2
T
O=P—
O-
3′
5′
OH
H
O-
O
O—CH2
G
O=P—
O-
3′
5′
OH
O
O—CH2
OH
H
A
O=P—
O
O-
3′
5′
3′
5′
1′
P
P
P
OH
A
T
G
pGpTpAOH
pG-T-A
pGTA
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
精选课件
三、DNA的结构
（一）DNA的一级结构
因为DNA的脱氧核苷酸只在它们所携带的碱基上有区别，所以脱氧核苷酸的序列常被认为是碱基序列（base sequence)。通常碱基序列由DNA链的5′→3′方向写。DNA中有4种类型的核苷酸，有n个核苷酸组成的DNA链中可能有的不同序列总数为4n。
（二）DNA的双螺旋结构
1953年，Watson 和Crick 提出。
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1. 双螺旋结构的主要依据
（1）Wilkins和Franklin发现不同来源的DNA纤维具有相似的X射线衍射图谱。
（2）Chargaff发现DNA中A与T、C与G的数目相等。后Pauling 和Corey发现A与T生成2个氢键、C与G生成3个氢键。
（3）电位滴定证明，嘌呤与嘧啶的可解离基团由氢键连接。
2. 双螺旋结构模型要点
（1）两条多核苷酸链反向平行。
（2）碱基内侧，A与T、G与C配对，分别形成3和2个氢键。
（3）双螺旋每转一周有10个bp，，直径2nm。
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3. 双螺旋结构的稳定因素
（1）氢键（太弱）；（2）碱基堆积力（base stacking force，由芳香族碱基π电子间的相互作用引起的，能形成疏水核心，是稳定DNA最重要的因素；（3）离子键（减少双链间的静电斥力）。
4. DNA双螺旋的构象类型
B-DNA：92%相对湿度，接近细胞内的DNA构象，与Watson 和Crick提出的模型相似。
A-DNA：75%相对湿度，与溶液中DNA-RNA杂交分子的构象相似，推测转录时发生B→A。其碱基平面倾斜19°，螺距与每一转碱基对数目都有变化。
Z-DNA：主链呈锯齿型左向盘绕，，，每一转含12个bp，只有小沟。B-DNA与Z-DNA的相互转换可能和基因的调控有关。
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（三）DNA的三级结构
双螺旋DNA进一步扭曲盘绕则形成其三级结构,超螺旋是DNA三级结构的主要形式。
线形分子、双链环状(dcDNA)→超螺旋。
染色体包装
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染色体包装的结构模型
多级螺旋模型
压缩倍数 7 6 40 5 （8400）
DNA → 核小体 → 螺线管 → 超螺线管 → 染色单体
2nm 10nm 30(10)nm 400nm 2~10μm
一级包装 二级包装 三级包装 四级包装
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四、DNA与基因组及基因组学
DNA
Transcription
RNA
（mRNA、tRNA、rRNA）
Translation
Protein
基因
基因是DN***段的核苷酸序列，DNA分子中最小的功能单位。基因组（genome)是指一种生物体的全部基因或染色体。
结构基因
调节基因
基因组
（一）DNA与基因
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（二）原核生物基因组的特点
1. DNA大部分为结构基因，每个基因出现频率低。
2. 功能相关基因串联在一起，并转录在同一mRNA中（多顺反子）。
。
A
B
C
D
E
F
G
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（三）真核生物基因组的特点
1. 重复序列
单拷贝序列
：在整个DNA中只出现一次或少数几次，主要为编码蛋白质的结构基因。
中度重复序列
：在DNA中可重复几十次到几千次