文学分子遗传学遗传物质的结构和信纸.pptx

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1、模型中的碱基配对有何重要性？A-T,G-C配对可形成很好的线性氢键；A-T对和G-C对的几何形状一样，使双链距离相近，使双螺旋保持均一；碱基对处在同一平面内。不论核苷酸的顺序如何，都不影响双螺旋的结构；为DNA半保留复制奠定了基础。第1页/共57页 第三节DNA的结构和性质 一一DNA二级结构的稳定因素二级结构的稳定因素 (1)碱基对之间的氢键。(2)碱基的堆集力。它包括：疏水作用；范德华力；磷酸基的负电荷斥力；第3页/共57页第5页/共57页腺苷(AR)脱氧胞苷(dCR)1,N9-糖苷键 1,N1-糖苷键11N9N1C2C4第6页/共57页二.双螺旋结构的构象变异DNA的构象现已知有A，B，

2、C，D，E，T，Z 7种。引起DNA双链构象改变有以下因素：（1）核苷酸顺序；（2）碱基组成；（3）盐的种类；（4）相对湿度。第7页/共57页第8页/共57页Z-DNA的发现：1972年 Pohl et al 发现 poly(dG-dC)在高盐下旋光性发生改变；1979年 Wang A.H-J(王惠君),A.Rich对 d(CGCGCG)单晶作X衍射分析提出ZDNA模型第9页/共57页三 左旋DNA（一）Z-DNA的结构特点：（1）糖磷骨架呈“之”字形（Zigzag）走向。（2）左旋。(3)G的糖苷键呈顺式(Syn)，使G残基位 于分子表面。（4）分子外形呈波形。(5)大沟消失，小沟窄而深。(

3、6)每个螺旋有12bp。第10页/共57页目前已知DNADNA双螺旋结构可分为A A、B B、C C、D D及Z Z型等数种，除Z Z型为左手双螺旋外，其余均为右手双螺旋。Z-DNA B-DNA 第11页/共57页 生化专业术语委员会生化专业术语委员会 建议用俯视图建议用俯视图(N9C1)q=090 时为顺式(syn)q=18090 时为反式(anti)嘌呤核苷的扭转角为X(C4,N9，C1,0)；嘧啶核苷的扭转角为X(C2,N1，C1,0)。习惯用法是：X=60 0 120 为顺式；X=120 180 60 为反式；-60 -60 0 90 0 120-90 180 90 120 180-9

4、0 嘌呤嘌呤 C4嘧啶嘧啶C2顺式顺式反式反式第13页/共57页第15页/共57页第16页/共57页ZDNA存在的条件：(1)高盐：NaCl2Mol/L,MgCl20.7 Mol/L (2)Pu,Py相间排列：（3）在活细胞中如果m5C,则无需嘌呤-嘧啶相间排列，在生理盐水的浓度下可产生Z型。(4)在体内多胺化合物，如精胺和亚胺及亚精胺和阳离子一样，可和磷酸基因结合，使B-DNA转变成 Z-DNA。(5)某些蛋白质如Z-DNA结合蛋白带有正电荷，可使DNA周围形成局部的高盐浓度和微环境。(6)负超螺旋的存在第17页/共57页(三三)生物学意义生物学意义(1)可能提供某些调节蛋白的识别。啮齿 类

5、动物病毒的复制起始部位有d（GC）有交替顺序的存在；(2)在SV40的增强子中有三段8bp的Z-DNA存在。(3)原生动物纤毛虫，它有大、小两个核，大大核核有转录活性，小小核核和繁殖有关。Z-DNA抗体以萤光标记后，显示仅和大核DNA结合，而不和小核的DNA结合，说明大核DNA有Z-DNA的存在，可能和转录有关。第18页/共57页第19页/共57页四、DNA的三级结构所谓所谓DNA的三级结构，是指在一二结构基础的三级结构，是指在一二结构基础上的多聚核苷酸链上的卷曲。在一定意义上的多聚核苷酸链上的卷曲。在一定意义上，是指双螺旋基础上的卷曲上，是指双螺旋基础上的卷曲三级结构包括三级结构包括链的扭结

6、链的扭结和和超螺旋超螺旋或者是单链或者是单链形成的环或是环状形成的环或是环状DNA中的中的连环体连环体第20页/共57页 超螺旋（Supercoied）松驰型松驰型DNA（relax form）。超螺旋超螺旋（Supercoied）DNA，负超螺旋负超螺旋 正超螺旋正超螺旋 检测检测DNA三级结构的方法：三级结构的方法：密度梯度离心 凝胶电泳 电镜观察第21页/共57页（一）DNADNA的超螺旋结构第22页/共57页原核生物DNADNA的三级结构：绝大多数原核生物的DNADNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。第23页/共57页超螺旋的定量描叙White方

7、程：L=T+WL（Linking nnmber）：链环数或称拓扑环绕数，指cccDNA中一条链绕另一条链的总次数。其特点是(1)L是整数；(2)在 cccDNA中任何拓扑学状态中其值 保持不变；(3)右手螺旋对L取正值。第24页/共57页W（Writhing number）：扭曲数，即超数旋数。其特点是：(1)可以是非整数；(2)是变量；(3)右手螺旋时，W取负值。第25页/共57页T（Twisting number）：缠绕数，即双螺旋的圈数。其特点是：(1)可以是非整数；(2)是变量；(3)右手螺旋时T为正值。超螺旋的量度可以用超螺旋的量度可以用超螺旋密度超螺旋密度来表示：来表示：=（L-T

8、L-T）/T/T 在天然在天然DNADNA中，中，约为约为-0.05-0.05第26页/共57页（二）三链和四链DNA这些这些DNA分子的结构单元分别是分子的结构单元分别是三碱基体三碱基体和和四碱基体四碱基体；这些碱基体通过这些碱基体通过Watson-Crick氢键氢键配对和配对和Hoogsteen氢键氢键配对相互作用配对相互作用而结合成共平面聚合体：而结合成共平面聚合体：Watson-Crick HoogsteenWatson-Crickreversed HoogsteenReversed Watson-Crick HoogsteenReversed Watson-Crick reverse

9、d Hoogsteen第27页/共57页三链DNA基本结构：基本结构：Py-Pu-Py构象构象(如如T-A.T,C-G.C+)Pu-Pu-Py构象构象(如如A.A-T,G.G-C)第28页/共57页H|DNA第29页/共57页第30页/共57页第31页/共57页第32页/共57页第34页/共57页第四节 DNA的变性与复性变性变性（denaturation）或解链解链（melting复性复性（renaturation）或退火退火（annealing）成核作用成核作用（nucleation）拉拉链作用拉拉链作用（Zippering）DNA的复性对片段有两个要求：(1)互补顺序的碰撞和排列；(2)

10、碱基的正确配对和氢键的形成。第35页/共57页下列因素可导致DNA变性：高温、酸、碱、尿素、甲酰胺DNA变性后物理性质发生的变化：（1）流体力学的性质发生改变：粘度下 降，而沉降速度增加；（2）提高了对紫外线的吸收能力，此称为 增色效应（hyperchromic effect）。第36页/共57页双链DNA的A260=1.00（浓度为50g/ml时，对波长260nm紫外线的吸收能力）；单链DNA的A260=1.37；游离碱基或核苷酸的A260=1.60。解解链链温温度度（melting temperature,Tm）或熔点，Tm是A260的升高达到极大值一半时的温度。即是变性温度范围的中点。影

11、响变性的因素：外部条件如温度和正离子的浓度。浓度低于0.4mol/L，单价阳离子增高10倍，T m增加16.6第37页/共57页 内部条件 GC含量及分子类型 当GC的含量上升1%，则Tm上升0.4 马默多蒂（Marmur-Doty）关系式：Tm=69.3+0.41(G+C)%，或 GC%=（Tm-69.3）2.44第38页/共57页复性动力学公式 C 1 1 C0 2 1+KC0t1/2 根据复性动力学公式我们可以知到些什么？复性进行一半时 =第39页/共57页(1)单链浓度随着时间的增大而减小；(2）反应速率取决于初始的单链浓度Co；(3)以反应浓度和COt1/2为座标可绘复性曲线；(4)

12、通过COt1/2值可测原核生物基因组的大小；已知大肠杆菌的基因组为4.2x106bp,COt1/2=9M.Sec COt1/2（任何基因组DNA）/9M.sec =任何基因组大小/4.2X106bp(5)原核生物基因组大小不同，复性曲线也不同；(6)可用以区分真核生物和原核生物基因组。第40页/共57页第41页/共57页第42页/共57页第43页/共57页 单一顺序和重复顺序 复性动力学曲线的区别真核生物的DNA有重复顺序，而原核 生物多为单一顺序。(1)单一顺序的复性曲线常只有一个拐点，而重复顺序常有多个拐点。(2)COt 比值变化范围。原核生物的COt比值为100,真核生物的COt比值大于

13、100第44页/共57页第45页/共57页第46页/共57页第47页/共57页 影响复性反应的因素(1)DNA片段的大小；(2)DNA的浓度；(3)DNA复杂性;(4)温度。最佳复性温度一般比Tm低25C。(5)盐的浓度：复性时要求盐的浓度达到足够高;为什么？第48页/共57页在复性反应中如何知道单链已经结合成双链了呢？可以通过哪些法来检测？(1)减色效应（hpochromic effcef）测定光密度，即OD值值（optical density），DNA从单链变成双链，OD260减少30%(2)羟基磷灰石柱层析 羟基磷灰石对双链DNA吸附较牢，不易 吸附单链第49页/共57页 第五节 分子杂

14、交 分子杂交（molecular hybridization）共同特点是：(1)都是应用复性动力学原理；(2)都必须有探针探针（probe）的存在。探针就是用同位素或非同位素如荧光染料，生物素等标记的短片段特异DNA或RNA顺序。第50页/共57页 常用的分子杂交方法一一.原位分子杂交（原位分子杂交（in situ hybridization）二.斑点杂交斑点杂交（dot blotting）三三.萨瑟杂交萨瑟杂交（Southern blot）四四.诺瑟杂交（诺瑟杂交（Northern hybridization）五五.Western blotting六六.电镜观察电镜观察 (1)异源双链定位法异源双链定位法（Heferoduplex mapping）(2)R-环定位法环定位法（R-loop mapping）第51页/共57页第52页/共57页第53页/共57页第54页/共57页第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页