第二核酸的结构与功能.pptVIP

②在结构基因中编码片段被不编码片段隔开，基因中不编码的居间片段称为“内含子”(intron)，而编码的片段则称作“外显子”(exons)。内含子将编码基因隔成不连续基因或断裂基因(splitgene)。如鸡卵清蛋白基因含有7个内含子,它们把卵清蛋白基因分割成8个外显子（图4-4），基因共有7700bp,而其mRNA只有1859个核苷酸。各类真核生物基因中的内含子数目、位置和占基因总长的比例都不同，但组蛋白基因没有内含子。③基因家族许多来源相同，结构相似，功能关联的基因或串联排列集中成基因簇，或分散在不同部位。前者如rRNA、组蛋白基因，后者如珠蛋白、生长激素等基因。第27页，共74页，星期日，2025年，2月5日图4-4卵清蛋白基因白色代表内含子，用A、B、C……表示，黑色代表外显子，用1、2、3……表示。基因总长7700bp,被7个不编码区分割成8个编码片段，编码部分的总长度为1872bp，数字为该片段的长度，以bp表示。第28页，共74页，星期日，2025年，2月5日因为成熟的mRNA只能与为其编码的基因中编码区结合形成DNA-RNA杂交分子，不能结合的内含子区便突出成环(图4-5)，可在电镜下清楚看到。图4-5鸡卵清蛋白基因的结构左侧的电子显微镜照片显示卵清蛋白基因克隆与卵清蛋白mRNA间形成的复杂“杂交分子”结构；右侧为该照片的示意图,从环形突起部分可看出7个内含子（A到G）的位置。第29页，共74页，星期日，2025年，2月5日二、DNA的空间结构肺炎球菌的转化实验以及噬菌体感染实验使科学家们相信DNA是遗传物质，但遗传信息是如何贮存在DNA中，仍难以推测。1953年，Chargaff等应用色谱法对多种生物DNA的碱基组成进行了分析，发现DNA中的腺嘌呤数目与胸腺嘧啶的数目相等，胞嘧啶（包括5-甲基胞嘧啶）的数目和鸟嘌呤的数目相等。后来又有人证明腺嘌呤和胸腺嘧啶间可以生成两个氢键；而胞嘧啶和鸟嘌呤之间可以允许生成3个氢键。在前人工作的基础上，Waston和Crick于1953年的4月25日在《Nature》发表了题为“核酸的分子结构-脱氧核糖核酸的结构”的文章，阐述了双螺旋结构的要点。后人的许多工作证明，这个模型基本上是正确的。(2)DNA的二级结构①X射线衍射1951年，RosalindFranklin和MauriceWilkins利用X射线衍射图谱分析了DNA的晶体。X射线衍射数据说明DNA中含有两条或两条以上具有螺旋结构的多核苷酸链，而且沿纤维长轴有0.34nm和3.4nm两个重要的周期性变化。②关于碱基成对的证据③电位滴定行为第30页，共74页，星期日，2025年，2月5日图X射线衍射第31页，共74页，星期日，2025年，2月5日b双螺旋结构模型的内容①DNA分子是由两条方向相反的平行多核苷酸链构成的，两条链的糖-磷酸主链都是右手螺旋，有一共同的螺旋轴，一条链的方向是5′-3′，另一条链则是3′-5′。螺旋表面有一条大沟和小沟。②两条链上的碱基均在主链内侧，而磷酸及戊糖位于外侧，彼此以磷酸二酯键相连接，形成DNA分子的骨架，两条链借碱基之间的氢键和碱基之间堆积力牢固地连为一体。一条链上的A与另一条链上的T配对，G一定与C配对。A与T配对形成两个氢键，G与C配对形成3个氢键（图）。氢键维持双螺旋的横向稳定性，碱基堆积力维持双螺旋的纵向稳定性。磷酸残基上的负电荷与介质中的正离子形成的离子键也稳定双螺旋结构。正是这三种作用使双螺旋结构相当稳定。由于碱基对的大小基本相同，所以无论碱基序列如何，双螺旋DNA分子整个长度的直径相同，螺旋直径为2nm。③成对碱基大致处于同一平面，该平面与螺旋轴基本垂直。糖环平面与螺旋轴基本平行，磷酸基在糖环的外侧。相邻碱基对平面间的距离为0.34nm。第32页，共74页，星期日，2025年，2月5日图4-7DNA螺旋表面的大沟和小沟第33页，共74页，星期日，2025年，2月5日图4-8由Waston和Crick确定的碱基对中的氢键图形1A＝0.1nm第34页，共74页，星期日，2025年，2月5日（二）DNA的超螺旋结构

在二级结构基础上DNA的双螺旋进一步折叠缠绕成更为复杂的结构。

1.原核生物DNA的超螺旋结构

原核生物DNA二级结构多为环状双螺旋，在细胞内双螺旋可进一步扭曲形成超螺旋。超螺旋DNA是如何形成的呢?在DNA中，从双螺旋的一端看过去，一个碱基对相对于下一个碱基对旋转了36°，每一螺旋(旋转360°)含有10个碱基对，具有这样结构的环形DNA分子称为处于松弛状态的分子。如果将之切断，使变成线性双螺旋分子，然后