DNA的结构与功能（课堂PPT）

1、1DNA的结构廖露22DNA的结构的结构 1. DNA的一级结构的一级结构 2. DNA的二级结构的二级结构 3. DNA的三级结构的三级结构 4. 真核生物真核生物DNA的三级结构的三级结构 5. DNA的性质的性质33 DNA分子中各脱分子中各脱氧核苷酸之间的连氧核苷酸之间的连接方式（接方式（3 -5 磷酸二酯键）和排磷酸二酯键）和排列顺序叫做列顺序叫做DNA的的一级结构，简称为一级结构，简称为碱基序列。碱基序列。 一级结构的走向一级结构的走向规定为规定为5 3 。5 3 445 3 结构式结构式5 3 p p p pOH3 ACTG1 线条式线条式5 ACTGCATAGCTCGA 3 字

2、母式字母式551、双链反向平行配对而成、双链反向平行配对而成2、脱氧核糖和磷酸交替连接，构成、脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨骨架，架， 碱基排在内侧碱基排在内侧3、内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（、内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C：G）4、DNA在碱性条件下稳定性强，不断裂。在碱性条件下稳定性强，不断裂。pH=11.5时仍稳定，而时仍稳定，而RNA易被碱水解易被碱水解66 1953沃森和克里克根据沃森和克里克根据DNA纤维纤维X射线晶体衍射线晶体衍射图，提出了射图，提出了DNA分子分子结构的双螺旋模型。结构的双螺旋模型。Francis Crick and James Watso

3、n (获获1962年诺贝尔生理学医学奖年诺贝尔生理学医学奖)77 两条链反向平行，围绕同一中心轴构成右手双螺旋。 相临碱基对间距离为0.34nm,每周螺距为3.4nm (10bp), d为 2nm。 双螺旋有两种不同的沟（大沟和小沟）。大沟携带分子可识别信息，是蛋白质识别DNA碱基序列产生相互作用的基础。881. 碱基对间的氢键碱基对间的氢键 2. 碱基堆积力碱基堆积力 （1）相邻碱基对间的范德华力）相邻碱基对间的范德华力（2）碱基对间的疏水作用力）碱基对间的疏水作用力3. 磷酸基上负电荷被胞内组蛋磷酸基上负电荷被胞内组蛋白或正离子中和，降低静电张白或正离子中和，降低静电张力力99A-DNA

4、20 0.26 2.6 11 右右B-DNA 6 0.34 2.0 10 右右Z-DNA 7 0.37 1.8 12 左左双螺旋双螺旋 碱基倾角碱基倾角/（。） 碱基间距碱基间距/nm 螺旋直径螺旋直径/nm 每轮碱基数每轮碱基数 螺旋方向螺旋方向1010DNA在细胞内以双螺旋为基础进一步旋转折叠成超螺在细胞内以双螺旋为基础进一步旋转折叠成超螺旋结构。旋结构。超螺旋超螺旋正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向双螺旋方向相同相同盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向双螺旋方向相反相反 DNA超螺旋结构超螺旋结构1111DNA超螺旋是由超螺旋是由DNA拓扑异构酶（拓扑异

5、构酶拓扑异构酶（拓扑异构酶）产生的。环状产生的。环状DNA分子常以超螺旋结构存在，并以负超螺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。旋为主，有利于转录的起始。1212 真核生物真核生物DNA与蛋白质与蛋白质形成非常致密的复合物存形成非常致密的复合物存在于细胞核内，基本结构在于细胞核内，基本结构式核小体。式核小体。核小体核小体DNA组蛋白组蛋白H2A、H2B、H3、H4:八聚体核心组蛋白八聚体核心组蛋白H1：连接区：连接区组组蛋蛋白白与与DNA的的结结合合13核小体的结构14核小体链（核小体链（ 11nm，每个核小体每个核小体200bp）纤丝（纤丝（ 30nm，每圈每圈6个核

6、小体）个核小体）突环（突环（ 150nm，每个突环大约每个突环大约75000bp）玫瑰花结（玫瑰花结（ 300nm ，6个突环）个突环）螺旋圈（螺旋圈（ 700nm，每圈每圈30个玫瑰花）个玫瑰花）染色体（染色体（ 1400nm，每个染色体含每个染色体含10个玫个玫瑰花瑰花200bp）-人的染色体压缩人的染色体压缩8000-10000DNA （2nm）15核小体盘绕及染色核小体盘绕及染色体示意图体示意图151616 DNA的变性的变性 定义：某些理化因素会导致定义：某些理化因素会导致DNA双链互补碱基双链互补碱基之间的氢键发生断裂，使双链之间的氢键发生断裂，使双链DNA解离为单链。解离为单链。

7、只改变只改变DNA的二级结构，不改变它的核苷酸序列。的二级结构，不改变它的核苷酸序列。 变性因素：过量酸、碱，加热，离子强度改变等。变性因素：过量酸、碱，加热，离子强度改变等。 变性后理化性质的主要改变：变性后理化性质的主要改变： 粘度下降粘度下降 比旋光度下降比旋光度下降 OD260增色（增色效应）增色（增色效应）1717DNA变性的本质是变性的本质是双链间氢键的断裂双链间氢键的断裂1818 DNA的增色效应的增色效应 DNA变性时其溶液变性时其溶液OD260值增高值增高1919 解链曲线（解链曲线（melting curve） 解链温度（溶解温度，解链温度（溶解温度，Tm）在解链过程中，在

8、解链过程中，UV吸收值的吸收值的变化达到最大变化值一半时变化达到最大变化值一半时对应的温度，此温度时，对应的温度，此温度时，50%DNA双链打开。双链打开。 Tm值与值与DNA均一性和长短、均一性和长短、碱基碱基GC含量、溶液离子强度、含量、溶液离子强度、相关，相关，GC含量越高，含量越高，Tm值越值越高。高。2020 Tm值的计算及应用值的计算及应用 Tm=69.3+0.41 (G+C)/(G+C+A+T) 100% 小于小于20bp的寡核苷酸片段的寡核苷酸片段 Tm=4（G+C）+2（A+T)PCR退火温度比退火温度比Tm值低值低462121 DNA的复性的复性 定义：定义：DNA回复成双链结构，称为复性。回复成双链结构，称为复性。 影响复性的因素：影响复性的因素： 样品的性质、样品的性质、DNA片段的大小、片段的大小、DNA浓度、温度、浓度、温度、离子强度等。离子强度等。 复性后理化性质的改变复性后