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核酸的结构与功能1临床3班PPT
* * * * * * * * * 在大多数情况下,核苷是由核糖或脱氧核糖的C1’β-羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合,故生成的化学键称为β,N糖苷键。 顺式构象:与单键两端相连的两个原子或基团在垂直于该键平面上的投影相互重叠(扭转角为0°)的构象。如1,3-丁二烯,若与单键相连的两个双键处于单键平面的同侧称作顺式构象,若处于两侧则称反式构象。 * * * * * * * * * * * * * 第二节 DNA的空间结构与功能 spatial Structure and Function of DNA * DNA的空间结构又分为二级结构(secondary structure)和高级结构。 DNA的空间结构(spatial structure) 构成DNA的所有原子在三维空间具有的确定的相对位置关系。 * DNA的二级结构-双螺旋结构 DNA双螺旋结构模型要点 DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装 DNA的超螺旋结构 原核生物DNA的高级结构 DNA在真核生物细胞核内的组装 DNA的功能 * 一、 DNA的二级结构 ——双螺旋结构(double helix) 不同生物种属的DNA的碱基组成不同 [A] = [T],[G] = [C] 同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同。 (一)DNA双螺旋结构的研究背景 碱基组成分析—Chargaff 规则: DNA纤维的X-线衍射图谱分析 Erwin Chargaff 1905-2002 A G C T A/T G/C G+C 嘌呤/嘧啶 大肠杆菌 26.0 24.9 25.2 23.9 1.09 0.99 50.1 1.04 结核杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 1.03 0.99 70.3 1.00 酵母 31.7 18.3 17.4 32.6 0.97 1.05 35.7 1.00 牛 29.0 21.2 21.2 28.7 1.01 1.00 42.4 1.01 猪 29.8 20.7 20.7 29.1 1.02 1.00 41.4 1.01 人 30.4 19.9 19.9 30.1 1.01 1.00 39.8 1.01 不同生物来源DNA碱基组分和相对比例 碱基的理化数据分析 A-T、G-C以氢键配对较合理 (一)DNA双螺旋结构的研究背景 J.Watson J.Watson and F.Crick 标志了生物化学发展进入分子生物学时代 (二) DNA双螺旋结构模型要点(Watson, Crick, 1953) DNA是反向平行、右手螺旋的双链结构 螺旋直径为2.37nm,螺旋一圈螺距3.54nm 两链以脱氧核糖-磷酸为骨架,位于外侧,疏水碱基位于内側 大沟(major groove)及小沟(minor groove)相间。 2.37nm 3.54nm * DNA双链之间形成了互补碱基对 与对侧碱基以氢键互补配对:A=T; G?C 碱基对平面与螺旋轴垂直 相邻碱基平面距离0.34nm,一圈10.5对碱基。 (二) DNA双螺旋结构模型要点(Watson, Crick, 1953) 2.37nm 3.54nm * 疏水作用力和氢键共同维持DNA双螺旋结构的稳定 碱基堆积力维持双链纵向稳定性,氢键维持双链横向稳定性。 (二) DNA双螺旋结构模型要点(Watson, Crick, 1953) 2.37nm 3.54nm * 亲水性的骨架位于双链的外侧。 疏水性的碱基位于双链的内侧。 骨架与碱基 * (三)DNA双螺旋结构的多样性 湿度 75% 92% 左手螺旋 * (四)DNA的多链螺旋结构 Note: This Figure shows Triple stranded DNA 三链结构 四链结构 Hoogsteen氢键 * 二、DNA的高级结构是超螺旋结构 超螺旋结构(superhelix 或supercoil) DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同 负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 * 意义 形成致密的结构组装在细胞核内。 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。 二、DNA的高级结构是超螺旋结构 * (一)原核生物DNA的环状超螺旋结构 原核生物DNA多为环状,以负超螺旋的形式存在,平均每200碱基就有一个超螺旋形成。 * (一)原核生物DNA的环状超螺旋结构 DNA超螺旋结构的电镜图象 * (二)DNA在真核生物细胞核内的组
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