第3节DNA的空间结构.pptVIP

第3节 DNA的空间结构 1 DNA的双螺旋结构的研究背景 2 DNA的双螺旋结构(double-helical structure) 2.1 DNA双螺旋结构的特点 2.2 DNA双螺旋结构稳定的因素 2.3 DNA双螺旋结构的多态性(类型) 2.4三股螺旋 3 DNA的三级结构(tertiary structure) 1953.4.25, Nature , “ 核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构”； Watson 、 Crick 、Wilkins共获“诺贝尔生理学或医学奖”（1962） 2003年，美国国会将4月定为“人类基因组月” 4月25日为全国“DNA日” 2003年10月，Watson 访问杭州，担任 “沃森基因组研究院”名誉院长。 Watson(1928.4.6～ ) and Crick(1916～2004.7.28) Who would have thought , 40 years ago, that the three-dimensional structure of DNA would be both so elegant and so suggestive. It is sobering to realize that it has existed for billions of years and yet it was only 40 years ago that it was first revealed to us. I wish Chinese biochemists every success in their experiments using this beautiful molecules. 1 DNA的双螺旋结构的研究背景（证据） 1.1 DNA的碱基组成规律——Chargaff规则 1.2 DNA晶体X-射线衍射图谱 Wilkins 和Franklin 1.3 已知核酸化学结构和电位滴定证明：嘌呤与嘧啶的可解离基团由氢键连接。 1.4 蛋白质α-螺旋模型（右手）的启发 Pauling 1.1 Chargaff规则的内容 ①具有物种的特异性 ②没有组织器官的特异性 ③不受生长发育、营养状况及环境条件的影响； ④ A=T、G=C，A+G=C+T 2.1 DNA双螺旋结构的特点 ①两条链反向平行，右手螺旋； ② DNA分子骨架（磷酸与脱氧核糖）在外侧，碱基在内侧，碱基平面与纵轴垂直，大沟（major groove）和小沟（minor groove） ③直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm,两相邻核苷酸间夹角为36o，螺距（10bp）为3.4nm。 ④A与T配对，形成2个氢键，G与C配对，形成 3个氢键，即碱基互补配对原则 DNA双链与双螺旋结构 碱基堆积距离 相邻核苷酸之间的夹角 A与T、G与C间的氢键 2.2 DNA双螺旋结构稳定的因素 (1）碱基对之间的氢键； (2）碱基堆积力（ base-stacking force ） 由芳香族碱基π电子间的相互作用引起的，能形成疏水核心，是稳定DNA最重要的因素； (3）离子键（ion bond）： Na+、K+、Mg2+等阳离子 (4）范德华力 2.3 DNA双螺旋结构的多态性(类型) B-DNA：92%相对湿度，接近细胞内的DNA构象，与Watson 和Crick提出的模型相似。 A-DNA：75%相对湿度，与溶液中DNA-RNA杂交分子的构象相似，推测转录时发生B→A。其碱基平面倾斜20°，螺距与每一转碱基对数目都有变化。 Z-DNA：主链呈锯齿型左向盘绕，直径约1.8nm，螺距4.5nm，每一转含12个bp，只有小沟。B-DNA与Z-DNA的相互转换可能和基因的调控有关。 C-DNA：44~46%相对湿度，螺距3.09nm，每转螺旋9.33个碱基对，碱基对倾斜6°。可能是特定条件下B-DNA和A-DNA的转化中间物。 D-DNA：60%相对湿度，DNA中A、T序列交替的区域。每个螺旋含8个bp，螺距2.43nm，碱基平面倾斜16°。 A-DNA，B-DNA和Z-DNA 3 DNA的三级结构 DNA双螺旋进一步扭曲即成三级结构。超螺旋是DNA三级结构的一种形式。 天然DNA有双链DNA（dsDNA）， 有的病毒为单链DNA（ssDNA） 在dsDNA中： 环状分子（dcDNA）：质粒、 线粒体、叶绿体、病毒、细菌 开环DNA（ocDNA)：双链环状DNA的一条链断裂，分子呈松弛状态。线形分子（大