一 核酸 二核酸的化学成分 三 核酸的理化性质 四 DNA 的一级结构 五 DNA 的二级结构 六 DNA 的高级结构 七基因与基因组 - PowerPoint PPT Presentation

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一 核酸 二核酸的化学成分 三 核酸的理化性质 四 DNA 的一级结构 五 DNA 的二级结构 六 DNA 的高级结构 七基因与基因组

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  1. 第一章 核酸-遗传物质 一 核酸 二核酸的化学成分 三 核酸的理化性质 四 DNA的一级结构 五 DNA的二级结构 六 DNA的高级结构 七基因与基因组

  2. 一 核酸 1 核酸的发现 *1925-1930年,Levene确定核酸是由4种核苷酸组成;Chargaff发现四种核苷酸并不是简单的1:1的关系。 *1968年,Miescher发现核素,是一类在白细胞中富含磷酸酸性的物质。 *1889年,Altmann在酵母中制备了不含蛋白的核素,称之为核酸(Nucleic acid)。

  3. *转化实验 1928年,Griffith等人肺炎双球菌实验(图1-1); 1944年,Avery提出转化因子是DNA(图1-2)。 *Blendor实验 1952年,Hershey进一步证明DNA是遗传物质 (图1-3)。

  4. 噬菌体模式图

  5. 脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA) 核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA) 2 核酸的分类与分布 90%以上分布于细胞核, 其余分布于核外如线粒体,叶绿体,质粒等。 携带遗传信息,决定细胞 和个体的基因型(genotype)。 分布于胞核、胞液。 参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体。

  6. 二 核酸的化学成分

  7. *碱基 嘧啶碱 嘌呤碱

  8. *戊糖 β-D-核糖 β-D-2-脱氧核糖

  9. 腺苷(AR) 脱氧胞苷(dCR) β1’,N9-糖苷键β1’,N1-糖苷键 β,N糖苷键 主要核苷有八种 *核苷 N1 N9 β1’ β1’

  10. *核苷酸

  11. *核酸

  12. 核酸的简写式: 5'pApCpTpTpGpApApCpG3'DNA 5'pApCpUpUpGpApApCpG3'RNA 5'pACTTGAACG3' 5'pACUUGAACG3'

  13. 5’→3’ 5’→3’

  14. 三 核酸的理化性质 *晶形 DNA为白色纤维状固体 RNA为白色粉末状固体 *两性解离 呈酸性 在中性溶液中带负电荷 *溶解性 均溶于水 不溶于一般有机溶剂,在70%乙醇中形成沉淀

  15. *粘度 DNA粘度大 RNA粘度小 *沉降速度: RNA >环状DNA >开环、线状DNA *旋光性 均很强 *密度 RNA>双链DNA; 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA

  16. *核酸的紫外吸收 碱基、核苷、核苷酸和核酸在240~290nm的紫外波 段有强烈的光吸收,λmax=260nm 1OD260dsDNA=50μg/ml 1OD260ssDNA=33μg/ml 1OD260 RNA=40μg/ml 纯DNA A260/A280=1.8 纯RNA A260/A280=2.0

  17. *核酸的酸解和碱解 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别 RNA的碱解

  18. *酶水解 核酸水解酶:水解磷酸二酯键。 DNA水解酶(DNases):以DNA为底物 RNA水解酶(RNases):以RNA为底物的。 核酸外切酶:从一端(3′-端或5′-端)开始 核酸内切酶:从中间开始

  19. 四DNA的一级结构 1 、DNA的一级结构 DNA分子中核苷酸的排列顺序,DNA顺序(或序 列) DNA分子主要由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成

  20. DNA一级结构模式图

  21. 1)DNA结构的特点: *DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。 *DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧, 构成基本骨架,碱基排列在内侧。 *两条链上的碱基通过氢键相结合,形成碱基对,它的 组成有一定的规律。

  22. 2)DNA分子的多样性 *碱基的排列顺序,构成了DNA分子的多样性 *100bpDNA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 *基因的功能取决于DNA的一级结构

  23. 五DNA的二级结构 *Watson和Crick在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。 1、 DNA二级结构特征 *二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。 *通常情况下,DNA二级结构分为两类:一类是右手螺旋, 如A-DNA,B-DNA;一类是左手螺旋,即Z-DNA。

  24. 2、DNA双螺旋的稳定性 • 氢键 • 疏水作用 • 碱基堆积力 • 离子

  25. 92%相对湿度 75%相对湿度 66%相对湿度 碱基对减少 DNA-RNA杂交分子 3、 DNA结构的多态性 目前已知DNA双螺旋结构可分为A、B、C、D及Z型等数种,除Z型为左手双螺旋外,其余均为右手双螺旋。 D型 B型 A型 C型 E型 1) 右手螺旋

  26. DNA结构类型和螺旋参数

  27. 2) 左手螺旋--Z型 Z型:在DNA单链中存在嘌呤与嘧啶(CGCGCG或CACACA)交替排列的顺序时,就会出现左手双螺旋结构。在主链中各个磷酸根呈锯齿状排列,犹如“之”字形一样,因此叫做Z型沟象。 特点:每圈螺旋12个碱基,螺距4.46-4.47nm,h为0.74nm,-60度旋转,碱基负倾斜-7度,直径1.81-1.84nm(B型DNA为1.93nm),只有小沟,且窄而深(宽0.88nm,深1.38nm),嘌呤糖苷键呈顺式(B型所有糖苷键均为反式)。

  28. 不同螺旋形式DNA分子主要参数比较

  29. A 邻近调控 控制区-启动子 转录区 Z-DNA 不转录 B-DNA 转录 3)Z型DNA与生物的基因调控有关

  30. 控制区 负超螺旋程度低,无扭转张力 ● B-DNA 不转录 ● 负超螺旋程度高,有扭转能力 ● ● Z-DNA 可能转录 ● ● B 远距离调控

  31. 拓扑异构酶 拓扑异构酶 溴乙锭 溴乙锭 六DNA超螺旋结构 超螺旋结构是DNA分子高级结构的主要形式。可分为正超螺旋和负超螺旋两类。 正超螺旋 负超螺旋 松弛DNA

  32. A:正超螺旋;B:环状双链DNA;C:负超螺旋 用电话线说明DNA链中的螺旋与超螺旋

  33. I型DNA 共价闭合环状 II型DNA 开环,松弛型 I°型 开环,松弛型 Ⅲ型 线状 pH11.3 pH11.3 pH11.3 pH11.3 1、超螺旋特点 I

  34. 沉降系数 EB浓度 溴化乙锭(ethidium bromide, EB),通过嵌入到配对碱基之间的方式与DNA结合,导致DNA双螺旋的局部解旋(untwisting)

  35. CsCl密度梯度(含EB)离心: 超螺旋〉开环、线性

  36. 环状DNA分子常以超螺旋结构存在,并以负超螺旋为主,有利于转录的起始。DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。环状DNA分子常以超螺旋结构存在,并以负超螺旋为主,有利于转录的起始。DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。

  37. 七核小体与染色体 进化上的极端保守性;无组织特异性;氨基酸分布的不对称性;修饰作用;组蛋白富H5含赖氨酸. 1、 核小体 DNA双螺旋链,等距离缠绕组蛋白(见表2-5)(H2A、H2B、H3、H4)各二分子,组成八聚体,形成众多核心颗粒,外绕1.75圈左右的DNA链,每圈约85bpDNA,各颗粒之间为带有H1组蛋白的连接区DNA。 1