院分子生物学课程DNA

第五章DNA及基因组本文档共135页；当前第1页；编辑于星期一\22点4分BREAKTHROUGHOFTHEYEAR2007:

HumanGeneticVariation

21DECEMBER2007SCIENCE本文档共135页；当前第2页；编辑于星期一\22点4分BREAKTHROUGHOFTHEYEAR2008:

ReprogrammingCells

iPS(inducedpluripotentstemcell)Runners-Up:

DirectViewsofExoplanets

TheDNAofCancerNewClassofHigh-TSuperconductors

Proteinfloppingandfolding

SplittingWater

BeginningofLife,theMovieColorCodedFat

ComputingtheBasics

DNAontheCheap

本文档共135页；当前第3页；编辑于星期一\22点4分拓展伽马射线天空脱落酸受体（abscisicacid,ABA）发现模拟磁单极子长寿健康

科学家揭示月球存在冰基因治疗回来了

石墨烯研究取得新进展哈勃重生第一台X射线激光器闪亮登场BREAKTHROUGHOFTHEYEAR2009:

Ardipithecusramidus

（始祖地猿）

Runners-Up:

本文档共135页；当前第4页；编辑于星期一\22点4分2010年科研热点

IPS细胞

宇宙射线眼

外显子组研究生物化学战胜癌症？

人类太空飞行

本文档共135页；当前第5页；编辑于星期一\22点4分一、核酸研究简史第一阶段：核酸的发现第二阶段：发现核酸是遗传物质第三阶段：为分子生物学奠定基础的时期第四阶段：分子生物学高速发展时期第一节DNA的结构与功能本文档共135页；当前第6页；编辑于星期一\22点4分1889年R.Altman从动物细胞与酵母菌中制备了核酸

1869年F.Miescher从脓细胞中得到核质“Nuclein”第一阶段：核酸的发现1894年A.Kossel和A.Neumann从胸腺中提取核酸本文档共135页；当前第7页；编辑于星期一\22点4分1930年正式提出核酸分为两大类：核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）1904年Hammars证明核酸中的糖是戊糖.1909年Levene和Jacobs鉴定核酸中的糖是D-核糖.1912年Levene认为核酸由4种核苷酸组成1929年Levene和Jacobs确定胸腺核苷酸中的糖是2-脱氧-D-核糖

本文档共135页；当前第8页；编辑于星期一\22点4分第二阶段：发现核酸是遗传物质1944年Avery等揭示了DNA是细菌的遗传物质有荚膜的光滑型肺炎球菌（S型）致病无荚膜的粗糙型肺炎球菌（R型）不致病本文档共135页；当前第9页；编辑于星期一\22点4分

R型菌R型菌R型菌+＋＋S型菌DNAS型菌DNAS型菌DNA（经蛋白酶水解）（经核酸酶水解）↓↓↓部分克隆变为部分克隆变为不能变为S型菌S型菌S型菌本文档共135页；当前第10页；编辑于星期一\22点4分1952年HersheyChase通过噬菌体感染细菌的实验表明病毒的遗传物质是DNA。本文档共135页；当前第11页；编辑于星期一\22点4分1953年J.D.Watson和F.Crick建立了DNA双螺旋结构模型

第三阶段：为分子生物学奠定基础的时期本文档共135页；当前第12页；编辑于星期一\22点4分1958年*Kornberg等发现了DNA聚合酶(DNApolymerase)

*

Meselson等提出半保留复制，阐明DNA复制的机理*Crick提出了遗传信息传递的中心法则本文档共135页；当前第13页；编辑于星期一\22点4分1965年中国科学家人工合成牛胰岛素1970年Temin等发现了从RNA→DNA反转录现象，使中心法则更完善1961年以后Jacob、Nirenberg和Monod等取得三个有意义的进展：1)证实了mRNA携带着DNA到蛋白质合成机制所需要的信息2)发现了遗传密码3)发现了蛋白质依靠tRNA和核糖体的帮助翻译本文档共135页；当前第14页；编辑于星期一\22点4分遗传信息传递的中心法则

（centraldogma）DNAmRNA转录多肽链翻译蛋白质翻译后加工DNA复制逆转录RNA复制本文档共135页；当前第15页；编辑于星期一\22点4分第四阶段：分子生物学高速发展时期1.1971年限制性内切酶发现，DNA的分离成为可能本文档共135页；当前第16页；编辑于星期一\22点4分2.直读核苷酸序列方法(1975年Sanger发明)本文档共135页；当前第17页；编辑于星期一\22点4分3.DNA体外重组技术(1972年Berg发明)

本文档共135页；当前第18页；编辑于星期一\22点4分1982年中国科学家人工合成酵母丙氨酸tRNA1985年Mullis建立PCR技术1981年T.Cech发现四膜虫rRNA前体的自我拼接,称为ribozyme.

本文档共135页；当前第19页；编辑于星期一\22点4分人类科学史上的三大工程人类基因组计划曼哈顿原子计划阿波罗登月计划

1990年美国正式启动人类基因组计划。(humangenomeproject,HGP)

本文档共135页；当前第20页；编辑于星期一\22点4分1999年7月我国得到完成人类3号染色体短臂上一个约30Mb区域的测序任务，该区域约占人类整个基因组的1%，简称1%项目。提前两年于2001年8月26日,绘制完成“中国卷”，赢得了国际科学界的赞誉。

本文档共135页；当前第21页；编辑于星期一\22点4分2003年4月美、英、日、法、德、中等国政府首脑联名发表《六国政府首脑关于完成人类基因组序列图的联合声明》。本文档共135页；当前第22页；编辑于星期一\22点4分1997年英国爱丁堡罗斯林研究所首次育成克隆羊。

本文档共135页；当前第23页；编辑于星期一\22点4分水稻基因组（RiceGenome）2001年10月，中科院、科技部和国家计委联合向全世界宣布，中国率先完成水稻（籼稻）基因组工作“框架图”的绘制2002年4月5日，在Science杂志上以封面文章的形式发表。本文档共135页；当前第24页；编辑于星期一\22点4分**后基因组计划（post-genomeproject）

又称为功能基因组学（functionalgenomics）**蛋白质组（proteome）计划又称为蛋白质组学（proteomics）本文档共135页；当前第25页；编辑于星期一\22点4分**随着许多新的RNA功能陆续被发现，2000年各国科学家提出了RNA组的研究，称为RNA组学（RNomics）**生物信息学(bioinformatics)**系统生物学(systemsbiology)本文档共135页；当前第26页；编辑于星期一\22点4分二、DNA研究的临床应用1.疾病发病机理的研究1）遗传性疾病

基因变异或基因缺陷是疾病发生的根本原因如:镰刀状红细胞性贫血的致病因素是由于珠蛋白第6位氨基酸由谷氨酸突变为缬氨酸。

本文档共135页；当前第27页；编辑于星期一\22点4分

如：心血管疾病Ⅲ型高脂蛋白血症的形成主要是由于ApoE基因中第112位和第158位的G和C发生变异，蛋白质肽链上原来Arg变成Cys，失去与ApoE受体结合的能力，使血脂升高本文档共135页；当前第28页；编辑于星期一\22点4分

2）肿瘤癌基因激活和抑癌基因失活→分化受阻→肿瘤细胞（永生型）如：上世纪70年代发现了癌基因（H-ras)与抑癌基因(Rb)。

本文档共135页；当前第29页；编辑于星期一\22点4分

2.

疾病的基因诊断DNA诊断：*快速DNA点杂交*限制性内切酶酶谱分析法*DNA限制性片段长度多态性分析法（RFLP）*聚合酶链反应（PCR）产前诊断、植床前诊断

本文档共135页；当前第30页；编辑于星期一\22点4分

ABKb123123Kb8.3hcs-L

6.7hcs-B5.8hcs-A3.8hGH-N3.0hGH-V1.2hHG-V25.021.817.914.8单纯性生长激素缺乏症(IGHD)(isolatedgrowthhormonedeficience)图中A为BamHI酶解片段与hGHcDNA探针杂交放射自显影图B为HindIⅢ酶解片段与hGHcDNA探针杂交放射自显影图1为正常人.2为IGHD患者.3为杂合子DNA

hcs为人绒毛膜促乳素.hGH为人生长激素本文档共135页；当前第31页；编辑于星期一\22点4分父亲母亲孩子…GTCGTACGTGACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACAGTACGATACGT…父亲母亲孩子46bp42bp40bp42bp42bp46bp40bp42bp40bpPCR结果的凝胶电泳：图：某个CA2核苷酸重复的微卫星在一个家系中的PCR检测结果示意图短串联重复(shorttandemrepeat,STR)多态性分析本文档共135页；当前第32页；编辑于星期一\22点4分3.

疾病的预防与基因治疗1）采用基因工程产生疫苗药物2）基因治疗本文档共135页；当前第33页；编辑于星期一\22点4分世界首例癌症疫苗由美国Merck公司研制，专门针对人乳头状瘤病毒（HPV）的疫苗——“加德西”（Gardasil），2006年6月8日获得美国FDA的上市批准。这是世界上第一个，也是惟一一个获准上市的用来预防由HPV

6、11、16和18型引起的宫颈癌和生殖器官癌前病变的癌症疫苗，保护率超过95%。

该癌症疫苗的推出，将是人类首次真正尝试通过疫苗将一种癌症彻底消除。

德国科学家拉尔德·楚尔·豪森2008年诺贝尔生理学或医学奖本文档共135页；当前第34页；编辑于星期一\22点4分构件分子—核苷酸nucleotide核苷nucleoside

磷酸phosphate

碱基bases戊糖pentose

嘧啶pyrimidine

嘌呤purine

核糖ribose

脱氧核糖deoxyribose三、核酸的结构核酸（多核苷酸Polynucleotide)（一）分子组成本文档共135页；当前第35页；编辑于星期一\22点4分1.含氮有机碱（1）嘧啶碱：胞嘧啶Cytosine

胸腺嘧啶Thymine

尿嘧啶Uracil（2）嘌呤碱：腺嘌呤Adenine鸟嘌呤Guanine

本文档共135页；当前第36页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第37页；编辑于星期一\22点4分碱基上有修饰：核苷的大写字母前加上代表修饰基团的小写字母右上方写明碱基的第几位

m2G表示2-N-甲基鸟苷

位置

m3227G表示N2，N2，7-三甲鸟苷

数量

S4U表示4-硫代尿嘧啶甲基(3)稀有碱基本文档共135页；当前第38页；编辑于星期一\22点4分R苷本文档共135页；当前第39页；编辑于星期一\22点4分2.戊糖本文档共135页；当前第40页；编辑于星期一\22点4分顺式腺苷反式腺苷3.核苷：C-N糖苷键

嘌呤碱N9嘧啶碱N1戊糖C1本文档共135页；当前第41页；编辑于星期一\22点4分**顺式和反式构象的定义:相对于糖的一部分,碱基沿糖苷键C’-N(对于嘧啶是N1,对嘌呤是N9)。可以采取2种主要的取向,顺式和反式构象。本文档共135页；当前第42页；编辑于星期一\22点4分假尿苷51’本文档共135页；当前第43页；编辑于星期一\22点4分4.

核苷酸本文档共135页；当前第44页；编辑于星期一\22点4分1’2’3’4’5’本文档共135页；当前第45页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第46页；编辑于星期一\22点4分5’3’环核苷酸cAMP、cGMP

表示磷酸与3’、5’核苷羟基相接

本文档共135页；当前第47页；编辑于星期一\22点4分（二）、游离核苷酸的功能ATP、GTP、UTP、CTP参于代谢5FU（5－氟尿嘧啶）抗癌药物6MP（6－巯基嘌呤）抗癌药物5’-碘脱氧尿苷治疗病毒性心肌炎AZT抗AIDS病毒（Azidothymidine叠氮基胸苷）cAMP、cGMP第二信使

本文档共135页；当前第48页；编辑于星期一\22点4分（三）DNA的一级结构1.DNA的一级结构是指脱氧核苷酸（碱基）在DNA分子中的排列顺序2.DNA分子中脱氧核苷酸的连接方式

3’，5’磷酸二酯键3.直线形DNA有二个末端：5’磷酸末端3’羟基末端

本文档共135页；当前第49页；编辑于星期一\22点4分

A.分子结构式B．线条式C．字母式本文档共135页；当前第50页；编辑于星期一\22点4分1)端粒DNA的结构

真核生物线性染色体末端的DNA序列,称为端粒。端粒DNA序列相当保守，端粒DNA的3’末端是由数百个串联的重复序列，长5-10kb。重复序列由G-T丰富的6个核苷酸组成。人:5’-AGGGTTAGGGTT-------3’

4.端粒（telomere）DNA结构与功能

本文档共135页；当前第51页；编辑于星期一\22点4分荧光原位杂交显示端粒和端粒序列本文档共135页；当前第52页；编辑于星期一\22点4分端粒的重复序列是由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以物种专一的内在RNA为模板，把合成的DNA添加到染色体的3‘端。端粒起到细胞分裂计时器的作用，核苷酸复制和基因DNA每复制一次，端粒减少50-100bp，正常体细胞染色体缺乏端粒酶活性，故随细胞分裂而变短，细胞随之衰老。人的生殖细胞，部分干细胞染色体，肿瘤细胞和永生细胞系具有端粒酶活性。本文档共135页；当前第53页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第54页；编辑于星期一\22点4分

2）端粒DNA的功能a保证线性DNA的完整复制b维持染色体的稳定c决定细胞的寿命本文档共135页；当前第55页；编辑于星期一\22点4分2009诺贝尔生理学或医学奖------

端粒酶（telomerase）ElizabethBlackburnJackSzostakCarolGreider本文档共135页；当前第56页；编辑于星期一\22点4分1)DNA分子十分巨大，最小的DNA分子也包含有几千bp，分子量在106以上。人类基因组含有约3.1647×109bp。5.DNA的一级结构特点本文档共135页；当前第57页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第58页；编辑于星期一\22点4分

2)每一物种DNA都具有其特有的碱基组成3)有些碱基常被甲基修饰，称为甲基化(methylation)本文档共135页；当前第59页；编辑于星期一\22点4分(1)细菌DNA甲基化①各种细菌都具有一定的甲基化模式，在DNA分子中平均1%的碱基被甲基化。②甲基化最多的是腺嘌呤和胞嘧啶本文档共135页；当前第60页；编辑于星期一\22点4分③细菌DNA甲基化作用的生物学意义a.影响DNA的构象,影响蛋白质与DNA的相互作用,以调节DNA复制、转录、修复、重组和包装的过程。如：发生在-GATC-的腺嘌呤，于DNA复制产生的错误碱基修复中起作用b.多发生于内切酶酶切位点，防止噬菌体入侵，是一种细菌自身保护机制。

本文档共135页；当前第61页；编辑于星期一\22点4分(2)真核细胞的DNA甲基化①真核细胞DNA中胞嘧啶甲基化最多，约5%,甲基化为5-甲基胞嘧啶，大多数甲基化发生在CpG重复序列中。②真核细胞中甲基化酶与去甲基化酶成双成对存在，都对CpG二核苷酸序列有特异性，使甲基化与去甲基化成为可逆的生物学过程。本文档共135页；当前第62页；编辑于星期一\22点4分③多种基因的启动子区和第一外显子（60％）富含CpG，称为CpG岛，通常为非甲基化状态。散在的CpG则为甲基化的。④DNA甲基化通常抑制基因表达，与人类发育和肿瘤疾病关系密切。

本文档共135页；当前第63页；编辑于星期一\22点4分

**CpG岛：在基因的末端通常存在一些富含双核苷酸“CG”的区域，称为“CpG岛”

①通过分析5-甲基胞嘧啶在真核细胞基因组中的分布,发现CpG岛的存在，这些区域是非甲基化的，通常为1-2kb，绝大多数在基因的5’末端。

本文档共135页；当前第64页；编辑于星期一\22点4分②在人类基因组内，存在有近3万个CpG岛；在大多数染色体上，平均每100万碱基含有5～15个CpG岛，这些CpG岛不仅是基因的一种标志，而且还参与基因表达的调控和影响染色质的结构。

本文档共135页；当前第65页；编辑于星期一\22点4分

6.DNA的一级结构的测定1)双脱氧末端终止法――Sanger法

2)化学法――Maxan-Gilbert法本文档共135页；当前第66页；编辑于星期一\22点4分Sanger双脱氧末端终止法测序的基本原理本文档共135页；当前第67页；编辑于星期一\22点4分Maxan-Gilbert化学法测序基本原理本文档共135页；当前第68页；编辑于星期一\22点4分DNA自动序列测定的基本原理本文档共135页；当前第69页；编辑于星期一\22点4分第一步：加入复制终止剂荧光检测探头电泳，看谁跑得快本文档共135页；当前第70页；编辑于星期一\22点4分第二步：荧光检测本文档共135页；当前第71页；编辑于星期一\22点4分DNA全自动分析仪：ABIPrism®

3700型全自动遗传分析仪安玛西亚DNA序列分析系统型号：MegaBACE500/1000/4000

本文档共135页；当前第72页；编辑于星期一\22点4分（四）DNA的二级结构Dr.CrickDr.Watson本文档共135页；当前第73页；编辑于星期一\22点4分1.DNA双螺旋结构的提出Watson和Crick在1953年提出了著名的DNA双螺旋结构模型。这个模型不仅解释了DNA的理化性质，而且将结构与功能联系起来，大大推动了分子生物学的发展。

本文档共135页；当前第74页；编辑于星期一\22点4分**双螺旋提出的根据1)DNA纤维晶体的x-衍射研究1952年Wilkins等2)Chargaff的碱基分析A＝TG＝CA＋T／G＋C的比值不同来源DNA是不同的3)

碱基和核苷酸的结晶学资料本文档共135页；当前第75页；编辑于星期一\22点4分

Chargaff原则（1）不同种生物DNA分子中的核苷酸排列顺序不同

（有种族特异性）（2）同种生物不同组织器官细胞中DNA分子的核苷酸排列顺序相同

(无组织器官特异性)（3）某一特定生物，其DNA碱基组成恒定（4）任何生物DNA碱基组成都符合

A=T，G=C，A+G=T+C本文档共135页；当前第76页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第77页；编辑于星期一\22点4分a.DNA双链反向平行

b.碱基配对

*A＝TG≡C*碱基是一个平面环分子。碱基平面垂直于螺旋轴*相邻碱基相距0.34nm，每10个碱基旋转1圈，双螺旋螺距为3.4nm，相邻两个碱基正好相差3602.DNA的双螺旋结构的特点：1)B型DNA结构

本文档共135页；当前第78页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第79页；编辑于星期一\22点4分

碱基配对结构基本文档共135页；当前第80页；编辑于星期一\22点4分c．在DNA双螺旋分子上交替存在着大沟和小沟蛋白质通过大沟和小沟识别碱基序列的特异性，其中大沟对于的识别、结合尤为重要。本文档共135页；当前第81页；编辑于星期一\22点4分d．维持双螺旋的力量氢键碱基堆积力（basestackingforce）碱基平面叠在一起，存在VanderWaals力碱基疏水性，在双螺旋内部形成疏水的力量

离子键本文档共135页；当前第82页；编辑于星期一\22点4分3.DNA的右手螺旋和左手螺旋*DNA构象与核苷酸顺序碱基组成有关并取决于环境条件（盐类、相对湿度）

*主要构象类型：右手螺旋：A、B、C、D、E、T型DNA左手螺旋：Z型DNA本文档共135页；当前第83页；编辑于星期一\22点4分湿度和盐类对DNA构象的影响多核苷酸盐类相对湿度％构象类型Na+75ANa+92BLi+44CLi+66BT2噬菌体DNANa+60TDNA－RNA杂合链Na+33－92A天然RNA（逆转录病毒）Na+高达92ANa+43ZNa+高达92ALi+81B天然DNAPoly(dG-dC)本文档共135页；当前第84页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第85页；编辑于星期一\22点4分

右手螺旋1）B型生理条件下最普遍的形式2）A型RNA双螺旋及DNA－RNA杂交链（空间位阻小，有利于转录）3）C型线粒体DNA及一些病毒4）D型、E型存在于噬菌体等生物中

本文档共135页；当前第86页；编辑于星期一\22点4分

3.左手螺旋Z型DNA1)发现:1979年A.Rich等人工合成六聚体d（CGCGCG）单晶进行X－射线衍射分析，数据表明是Z型骨架,左手双螺旋DNA

2)Z－DNA的结构特点:每个螺旋由12个碱基对构成，螺距4.46nm，直径1.8nm本文档共135页；当前第87页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第88页；编辑于星期一\22点4分

b.脱氧胞苷的碱基取反式构象，脱氧鸟苷的碱基是顺式。在Z－DNA中G－C交替而出现顺式和反式构象交替。使糖-磷酸的主链的走向呈“之”字型，这

样Z-DNA主链呈锯齿状（Zig-Zag）走向。

c.大沟消失，小沟变深本文档共135页；当前第89页；编辑于星期一\22点4分

d.体内存在的Z-DNA序列特点:(1)DNA序列必须是嘌呤嘧啶交替排列如：CGCGCGGCGCGC(2)序列中必须有5-甲基胞嘧啶的存在

本文档共135页；当前第90页；编辑于星期一\22点4分E.与Z-DNA结合的特殊蛋白质F．Z-DNA有利于DNA的负超螺旋打开G．抗Z-DNA抗体本文档共135页；当前第91页；编辑于星期一\22点4分3）Z-DNA的功能：①基因表达有关Z-DNA抗体常常紧密地结合在染色体的疏松部位,增强转录活性的位点。

本文档共135页；当前第92页；编辑于星期一\22点4分②基因调控Hochschild等报道,一旦发现细菌调控蛋白紧密结合于它的调控位点,就通过RNA聚合酶来激活相关基因的表达,Z-DNA可能参与识别调控蛋白质。

本文档共135页；当前第93页；编辑于星期一\22点4分③基因重组Willia等做的黑粉菌实验指出,Z-DNA在基因重组中起非常重要的过渡作用.在黑粉菌中有一种rec1酶能使染色体第一次配对后互相交换片段,在配对时由rec1酶使Z-DNA的双链产生,并且这种酶与Z-DNA亲和力比B-DNA高75倍,Z-DNA与rec1酶紧密结合是这一时期的主要特征.本文档共135页；当前第94页；编辑于星期一\22点4分④疾病治疗与新药开发Kim等研究表明,一种关键的痘病毒蛋白E3L蛋白(已知该蛋白是病毒摧毁动物细胞的防御系统所必需的)是通过Z-DNA结合、干扰防御系统的运行来行使功能的。E3L是牛痘的致病蛋白质之一，通过修饰该蛋白质的活跃位点可以使其丧失功能。本文档共135页；当前第95页；编辑于星期一\22点4分表2右手螺旋与左手螺旋DNA分子的比较__________________________________________________项目A-DNAB-DNAZ-DNA__________________________________________________螺旋方向右旋右旋左旋每转1圈碱基数1110．412螺旋直径2.55nm2.37nm1.84nm螺距2.46nm3.32nm4.56nm碱基平面的倾角19olo9o大沟窄，很深宽，较深平小沟很宽，浅窄，较深很窄,深__________________________________________________本文档共135页；当前第96页；编辑于星期一\22点4分4.三螺旋DNA（HDNA）三螺旋DNA（triple-helicalDNA)三链DNA（triplestrandsofDNA)是一条DNA链在DNA的大沟与DNA双螺旋中的一条DNA链以氢键相结合形成的三股螺旋结构。

本文档共135页；当前第97页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第98页；编辑于星期一\22点4分1）三螺旋DNA结构：（1）三螺旋DNA是在DNA双螺旋结构的基础上形成的，三链区的三链均为同型嘌呤（homopurineHPU）或同型嘧啶(homopyrimidineHPY）本文档共135页；当前第99页；编辑于星期一\22点4分

（2）

根据三条链组成及相对位置又可分为

Pu-Pu-Py（偏碱性介质中稳定）Py-Pu-Py（偏酸性介质中稳定）（3）

链中的碱基配对方式两个碱基符合Watson-Crick碱基配对“-”，另个碱基按Hoogsteen模型“·”即T·A-TC＋·G-C

(第三位上的“C”必须质子化)A·A-T

本文档共135页；当前第100页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第101页；编辑于星期一\22点4分嘧啶核苷酸嘌呤核苷酸(a)嘧啶-嘌呤-嘧啶三螺旋DNA序列(b)三螺旋DNA结构示意图ab本文档共135页；当前第102页；编辑于星期一\22点4分2）生物学意义及应用：(1)三螺旋DNA结构常位于DNA一些重要的部位。如复制的起始点或终点，转录的调控区或调节蛋白结合位点以及DNA重组位点，提示与这些功能相关。(2)丰富了DNA结构学说本文档共135页；当前第103页；编辑于星期一\22点4分b.用寡聚DNA片段封闭转录因子结合点关闭有害基因活病毒基因。（抗肿瘤，病毒，寄生虫等）(3)基因治疗中的应用

a.单链DNA片段可携带切割剂（核酸内切酶，EDTA-Fe等）携带至DNA的特定位点，选择性切断DNA。本文档共135页；当前第104页；编辑于星期一\22点4分5.四螺旋DNA1)发现在真核染色体末端含有一个富含G的单链DNA尾巴，它在体内的超螺旋应力作用下，可自身回折形成HoogsteenG-G碱基对。两个DNA分子或染色体分子可彼此连接起来形成一个局部的四螺旋结构。本文档共135页；当前第105页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第106页；编辑于星期一\22点4分2)四螺旋DNA的结构*四螺旋结构由多个G-四碱基体形成右手螺旋，每圈含13个四碱基体DNA。

*在四碱基体中，四条链以对称和反对称构象交替存在。本文档共135页；当前第107页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第108页；编辑于星期一\22点4分3)可能的生物学意义两个DNA分子或染色体分子可彼此连接起来形成一个局部的四螺旋结构,这种结构可能起着稳定染色体的作用

本文档共135页；当前第109页；编辑于星期一\22点4分（五）DNA超螺旋结构（三级结构）1.DNA三级结构就是指双螺旋DNA链进一步扭曲、盘旋形成超螺旋结构。

*超螺旋：负超螺旋（negativesupercoil）正超螺旋(positivesupercoil)本文档共135页；当前第110页；编辑于星期一\22点4分

2.生物体的闭环DNA都以超螺旋形式存在,如质粒、病毒、线粒体的DNA

本文档共135页；当前第111页；编辑于星期一\22点4分（六）真核生物染色体DNA真核生物DNA分子呈线状，其超螺旋结构不同于上述环状DNA。它们主要存在于染色体，以核小体的形式再进一步盘绕折叠。本文档共135页；当前第112页；编辑于星期一\22点4分*核小体Nucleosome1）核小体核心：组蛋白Histone八聚体

（H2A,H2B,H3,H4各两分子）

1.75圈DNA超螺旋（146bp）2）连接区：组蛋白H1和20-80bpDNA双螺旋本文档共135页；当前第113页；编辑于星期一\22点4分本文档共135页；当前第114页；编辑于星期一\22点4分DNA（2nm）核小体链（11nm，每个核小体200bp）纤丝（30nm，每圈6个核小体）突环（150nm，每个突环大约75000bp）玫瑰花结（300nm，6个突环）螺旋圈（700nm，每圈30个玫瑰花）染色体（1400nm，每个染色体含10个玫瑰花200bp）真核生物染色体DNA组装本文档共135页；当前第115页；编辑于星期一\22点4分DNA的质量、长度和浓度计算方法1.长度0.34×bp=（nm)2.分子质量660×bp=（dal)

3.浓度50×OD260nm=μg/ml

(光径为1cm)本文档共135页；当前第116页；编辑于星期一\22点4分(七)DNA的变性、复性和杂交1.变性（denaturation)1）概念：当DNA的二级结构和三级结构受到物理化学等因素的破坏而解体，其一级结构核苷酸间共价键并不断裂，使配对碱基间氢键断裂，有序的螺旋解离成无序单链的过程称为变性。本文档共135页；当前第117页；编辑于星期一\22点4分**引起变性的因素：常见的有加热、酸、碱、乙醇、丙酮、尿素、甲酰胺等作用，本文档共135页；当前第118页；编辑于星期一\22点4分2)变性过程中DNA物化性质发生改变①

增色效应(hyperchromiceffect)②浮力密度↑③黏度↓④旋光度变小⑤沉淀速度↑本文档共135页；当前第119页；编辑于星期一\22点4分3）DNA的熔解曲线(meltingcurve)①熔解温度（meltingtemperature,Tm）