[工学]现代分子生物学第二章.ppt

Chapter 2Structure and function of Nucleic Acids Contents 2.1 细胞的遗传物质 2.2 核酸的化学组成与共价结构 2.3 DNA的二级结构 2.4 DNA 的超螺旋结构 2.5 真核生物的染色体及其组装 2.6 RNA 的结构和功能 2.7 核酸的性质 2.8 研究核酸的常用方法 第一节 细胞的遗传物质 一、DNA是主要的遗传物质 1、In 1869, Miescher：分离出核素 2、In 1930s, P. Levene and W. Jacobs RNA ：核糖，碱基 DNA ：脱氧核糖，碱基 3. In 1928, Frederick Griffith：细菌的转化实验 粗糙型（R）肺炎双球菌不会导致小鼠死亡 加热杀死S型，小鼠不会死亡 将R型和加热杀死的S型混合后注射小鼠，小鼠死亡。 结果分析： R型在转化过程中从杀死的S型获得了基因（遗传物质） 4、DNA 是转化物质 In 1944, Oswald Avery （1）将S型杀死后分别提取多糖、脂类、RNA、蛋白质、DNA等分别加入R菌中， 仅加入DNA的发生了转化 （2）向提取液加入胰蛋白酶或糜蛋白酶，转化可发生 （3）向提取液加入DNA酶，转化不能发生 （4）直接的理化分析 超速离心（Ultracentrifugation） 转化的物质沉降的速度快 电泳（Electrophoresis） 转化物质移动的速度快 紫外吸收 转化物质在260nm波长处有最大吸收峰 基本化学分析： N/P比为1.67 结论：DNA是转化物质 1950年，Chargaff DNA并不是四核苷酸的简单重复，DNA碱基组成在不同物种之间不同。 Hotchkiss将转化物质纯化到只含0.02%的蛋白质，转化仍可发生。 5、噬菌体侵染实验：1952年, Hershey and Chase 二、 RNA 也是遗传物质 In 1957, Heinz Fraenkel-Conrat and B. Singer： 烟草花叶病毒重建实验 小结： 基因由核酸组成，通常是DNA。 一些简单的遗传系统（如病毒）是RNA。 作为遗传物质的DNA具有以下特性： 贮存并表达遗传信息 能把遗传信息传递给子代 物理和化学性质稳定 有遗传变异的能力 第二节 核酸的化学组成与共价结构 一、 核酸的化学组成 核酸（Nuleic acid） 核苷酸（Nucleotides） 核苷（nucleosides）+ 磷酸 (Phosphoric acid) 戊糖(pentose) + 碱基（Bases） （一）碱基（Bases）：嘧啶碱和嘌呤碱 （二）核苷（Nucleosides） 糖与碱基之间以糖苷键相连 核糖核苷 脱氧核糖核苷 （三）核苷酸（Nucleotides） 二、核酸的共价结构 （一）DNA的一级结构 DNA分子中的核苷酸序列 3’，5’-磷酸二酯键 5’-末端: 自由的磷酸基团 3’-末端: 自由的羟基 （二）RNA的一级结构 无分支的多聚核糖核苷酸链 4种核糖核苷酸：A、G、U、C 核苷酸中的戊糖为核糖 第三节 DNA的二级结构 一、DNA双螺旋模型的诞生 In 1951, Pauling: α-螺旋 Chargaff : A = T, G = C In 1952, Franklin and Wilkins: 清晰的X-射线衍射照片 In 1953, Watson and Crick DNA double helix model 二、双螺旋模型的特征 1、主链： （1）DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链组成 （2）两条主链围绕同一中心轴相互缠绕，形成双螺旋，螺旋方向为右手螺旋 （3）糖--磷酸主链位于双螺旋的外侧，碱基位于双螺旋的内侧； （4）碱基对平面与螺旋轴垂直 2、碱基配对 3、螺旋参数： （1）每一圈螺旋含10个碱基对 （2）双螺旋螺距为3.4nm，上下相邻碱基的垂直距离为0.34nm，交角为36° （3）螺旋直径为2nm 4、大沟和小沟 大沟：宽1.2nm ，深0.85nm， 小沟 ：宽0.6nm，深0.75nm 三、维持DNA双螺旋的作用力 1、氢键（Hydrogen bonding） 2、碱基堆积力： 堆积碱基间的疏水作用 3、其他作用因素： （1）范德华力； （2）磷酸基的负电荷斥力 四、DNA双螺旋的多种形式 B-DNA: Watson-Crick 模型 A-DNA: 在较低的湿度下形成；RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具