NIYU 分子生物学 第一章 染色体与DNA.pptVIP

第二章 DNA与染色体 第二章 染色体与DNA 核酸是怎么发现的？ 1869年，F.Miescher从脓细胞中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，因存在于细胞核中而将它命名为核质(nuclein)。核酸 (nucleic acids)这一名词于Miescher的发现20年后才被正式启用，当时已能提取不含蛋白质的核酸制品。早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化学成分，没有人注意到它在生物体内有什么功能这样的重要问题。 第一节 DNA的化学组成 第二节 DNA的分子结构 一、DNA的一级结构 概念：指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故可称为碱基顺序。 二、DNA的二级结构 1、 DNA双螺旋结构的主要依据 (1) Chargaff规则： a 所有DNA分子中A=T、C=G；因此嘌呤碱基的总和与嘧啶碱基的总和相等，即A+G=T+C。 b 同种生物的所有体细胞DNA碱基组成相同，可作为该物种的特征。 c 不同生物组织DNA在总的碱基组成上有很大差异，表现在A+T/G+C比值（不对称比率）的不同，亲缘相近的生物，其DNA碱基组成相近，既不对称比率相近。 (2) X射线衍射图： X射线衍射技术是一种在原子水平上间接观测晶体物质的分子结构的方法。Wilkins及其同事Franklin等用此方法获得DNA纤维晶体的X射线衍射图片，其影像表明了DNA结构的螺旋周期性，碱基的空间取向等。这些资料对Watson和Crick构建DNA双螺旋结构模型起了关键性作用。 （3）DNA碱基物化数据的测定： A-T或G-C配对，从几何大小和键长来看是合适的；酸碱滴定表明，DNA中的磷酸基可滴定，而碱基上的氨基不能滴定，这说明氨基可能与羰基氧原子之间形成了氢键。 2、DNA二级结构—双螺旋结构的要点 (1) 主链：由二条相互平行而走向相反的脱氧核苷酸链围绕一共同中轴以右手方向盘旋，形成双螺旋构型。主链处于螺旋的外则。 (2) 碱基对：碱基位于螺旋的内则，碱基对以氢键维系，A与T间形成两个氢键，G与C间形成三个氢键。碱基平面与螺旋中轴垂直。 (3) 大沟和小沟：大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。 (4) 结构参数：螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基，螺距3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。 3、DNA结构的多态性 4、DNA的其它螺旋结构 回文结构 镜像重复 三股螺旋（H-DNA） 镜像重复：存在于同一股上的某些DNA区段的反向重复序列。此序列各单股中没有互补序列，不能形成十字型或发夹结构。 DNA三股螺旋（H-DNA） 多聚嘧啶和多聚嘌呤组成的DNA螺旋区段，其序列中有较长的镜像重复时，形成局部三股配对，并互相盘绕成三股螺旋，其中两股的碱基按Watson-Crick方式配对，第三股多聚嘧啶（镜像重复）通过TAT和CGC配对，而处于双螺旋的大沟中。 三、DNA的三级结构 DNA的三级结构是指双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构，也叫超螺旋结构或叫超卷曲。DNA的三级结构包括线状DNA形成的纽结、环状DNA形成麻花状结构等。 超螺旋可分为正超螺旋与负超螺旋两大类，它们在特殊情况下可以相互转变，如： 染色体在遗传上起着主要作用，因为亲代能够将自己的遗传物质以染色体的形式传给子代，保持了物种的稳定性和连续性。 一、染色体的化学组成 染色体中，DNA和蛋白质是染色体的主要化学成分，蛋白质含量约为DNA的二倍，RNA含量很少，还不到DNA量的10%。 根据组成染色体蛋白质的氨基酸特点将其分为： 组蛋白和非组蛋白 1、组蛋白（histones） 分为H1、H2A、H2B、H3及H4。组蛋白的含量与DNA含量之比约为1：1，它们都含有大量赖氨酸和精氨酸。 组蛋白具有以下特性： 1、进化上极端保守。 不同种生物组蛋白的氨基酸组成十分相似。牛、猪、大鼠的H4氨基酸序列完全相同，与豌豆序列相比也只有两个氨基酸的差异。 2、无组织特异性。 只有鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5。 3、肽链上氨基酸分布的不对称性。 碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上，而大部分疏水基团都分布在C端。碱性的半条链易与DNA的负电荷区结合，而另外半条链与其它组蛋白、非组蛋白结合。 4、存在较普遍的修饰作用。 如甲基化、