DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識教學(xué)課件

DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第1頁DNA空間結(jié)構(gòu)（spatialstructure）:組成DNA全部原子在三維空間相對位置DNA空間結(jié)構(gòu):二級結(jié)構(gòu)、高級結(jié)構(gòu)氫鍵、離子作用力、疏水作用力和空間位阻效應(yīng)共同作用結(jié)果。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第2頁一、DNA二級結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)（一）DNA雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)試驗(yàn)基礎(chǔ)Chargaff定律DNA纖維X射線衍射圖像堿基對結(jié)構(gòu)參數(shù)DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第3頁Chargaff規(guī)則不一樣生物體DNA堿基組成不一樣。同一生物體不一樣器官或組織DNA堿基組成相同。DNA堿基組成不隨年紀(jì)、營養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境而改變。腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）摩爾數(shù)相等,鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）摩爾數(shù)相等。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第4頁DNA纖維X線衍射圖DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第5頁堿基對結(jié)構(gòu)參數(shù)DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第6頁里程碑發(fā)覺Watson和Crick在前人基礎(chǔ)上,提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第7頁DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第8頁（二）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征組成DNA兩條多聚脫氧核苷酸鏈圍繞著同一個(gè)螺旋軸形成右手螺旋結(jié)構(gòu)。兩條多聚脫氧核苷酸鏈反向平行。雙螺旋結(jié)構(gòu)直徑為2.37nm,螺距為3.54nm。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第9頁5’5’3.54nm2.37nm磷酸-脫氧核糖骨架堿基對DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第10頁互補(bǔ)堿基對DNA兩條多聚脫氧核苷酸鏈之間形成了互補(bǔ)堿基對。一條鏈腺嘌呤與另一條鏈胸腺嘧啶形成了兩個(gè)氫鍵;一條鏈鳥嘌呤與另一條鏈胞嘧啶形成了三個(gè)氫鍵。堿基對平面與螺旋軸近乎垂直,脫氧核糖平面垂直于堿基平面。每一個(gè)螺旋有10.5個(gè)堿基對,每兩個(gè)相鄰堿基對之間相對旋轉(zhuǎn)角度為36°。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第11頁互補(bǔ)堿基對鳥嘌呤:胞嘧啶堿基對腺嘌呤:胸腺嘧啶堿基對DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第12頁雙螺旋結(jié)構(gòu)溝槽多聚脫氧核苷酸鏈脫氧核糖和磷酸基團(tuán)組成了親水性骨架。親水性骨架位于雙螺旋結(jié)構(gòu)外側(cè),疏水性堿基對包埋在雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)表面形成了一個(gè)大溝和一個(gè)小溝。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第13頁親水性骨架和疏水性堿基對磷酸-脫氧核糖骨架5’堿基DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第14頁雙螺旋結(jié)構(gòu)大小溝大溝小溝大溝小溝DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第15頁5’5’大溝小溝DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第16頁堿基堆積力在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)旋進(jìn)過程中,相鄰兩個(gè)堿基對平面相互重合,產(chǎn)生堿基堆積力。堿基堆積力和互補(bǔ)鏈之間堿基對氫鍵作用力共同維系著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第17頁5’-端在上3’-端在上DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第18頁DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)意義揭示了遺傳信息載體物質(zhì)本質(zhì)提供了DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄理論依據(jù)奠定了分子生物學(xué)和現(xiàn)代基因工程試驗(yàn)基礎(chǔ)

DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第19頁（三）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)多樣性環(huán)境改變（溶液離子強(qiáng)度或相對濕度）能夠使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)溝槽、螺距、旋轉(zhuǎn)角度、堿基對傾角等發(fā)生改變。天然雙螺旋結(jié)構(gòu):A型-DNA、B型-DNA、Z型-DNADNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第20頁右手螺旋右手螺旋左手螺旋A型B型Z型DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第21頁A型B型Z型DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第22頁（四）DNA多鏈結(jié)構(gòu)在酸性溶液中,質(zhì)子化胞嘧啶形成Hoogsteen氫鍵。含有三個(gè)堿基C＋GC平面:GC之間是以Watson-Crick氫鍵結(jié)合,C＋G之間是以Hoogsteen氫鍵結(jié)合。Hoogsteen氫鍵形成并不破壞原有堿基對中Watson-Crick氫鍵DNA也能夠形成TAT三堿基平面。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第23頁C+:G:C三堿基平面Watson-Crick氫鍵

Hoogsteen氫鍵

DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第24頁T:A:T三堿基平面Watson-Crick氫鍵

Hoogsteen氫鍵

DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第25頁DNA三鏈結(jié)構(gòu)設(shè)想當(dāng)DNA雙鏈中一條鏈核苷酸序列富含嘌呤時(shí),對應(yīng)互補(bǔ)鏈肯定是富含嘧啶,它們形成了正常DNA雙鏈。第三條是富含嘧啶單鏈,且含有堿基互補(bǔ)性。在環(huán)境條件為酸性時(shí),第三條鏈就會(huì)與雙鏈生成了DNA三鏈結(jié)構(gòu)。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第26頁DNA四鏈結(jié)構(gòu)人染色體3-端是被稱為端粒單鏈。該單鏈富含G和T反復(fù)序列,如(TTAGGG)n。本身能夠回折形成四鏈結(jié)構(gòu)。作用:穩(wěn)定端粒單鏈結(jié)構(gòu)DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第27頁DNA四鏈結(jié)構(gòu)四個(gè)鳥嘌呤經(jīng)過八對Hoogsteen氫鍵形成一個(gè)四聯(lián)體平面。富含鳥嘌呤片段折疊后形成了多個(gè)四聯(lián)體平面,相互堆疊在一起,形成四鏈結(jié)構(gòu)。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第28頁Hoogsteen氫鍵

DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第29頁Hoogsteen氫鍵

DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第30頁DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第31頁人端粒核苷酸序列(TTAGGG)nDNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第32頁二、DNA高級結(jié)構(gòu)是以超螺旋結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)高度致密結(jié)構(gòu)DNA雙鏈盤繞能夠形成超螺旋結(jié)構(gòu)。當(dāng)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同時(shí),超螺旋結(jié)構(gòu)為正超螺旋;反之則為負(fù)超螺旋。自然界中環(huán)狀DNA雙鏈?zhǔn)且载?fù)超螺旋形式存在。生物體能夠經(jīng)過不一樣超螺旋結(jié)構(gòu)調(diào)整其功效。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第33頁（一）封閉環(huán)狀DNA含有超螺旋結(jié)構(gòu)絕大部分原核生物DNA是環(huán)狀雙螺旋分子。不一樣DNA區(qū)域有不一樣超螺旋結(jié)構(gòu),形成能夠獨(dú)立存在超螺旋區(qū)。每200堿基就有一個(gè)負(fù)超螺旋形成（大腸桿菌）。負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu):避免DNA雙鏈之間相互糾纏;有利于DNA雙鏈解鏈。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第34頁線粒體DNA線粒體和葉綠素是真核細(xì)胞中含有核外遺傳物質(zhì)細(xì)胞器。線粒體DNA是真核細(xì)胞核以外遺傳物質(zhì)。線粒體DNA含有封閉環(huán)狀超螺旋結(jié)構(gòu)。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第35頁（二）真核生物DNA被逐層有序地組裝成高級結(jié)構(gòu)將1.7m米長DNA雙鏈組裝在細(xì)胞核內(nèi),DNA雙鏈需要進(jìn)行一系列盤繞、折疊和壓縮。在細(xì)胞周期大部分時(shí)間里,DNA以松散染色質(zhì)(chromatin)形式存在;在細(xì)胞分裂期,則形成高度致密染色體(chromosome)。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第36頁化學(xué)能載體:ATP23對染色體大小不一含有高度致密和動(dòng)態(tài)改變特征染色體形態(tài)DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第37頁染色質(zhì)電子顯微鏡圖像串珠樣(beads-on-a-string)特征以核小體(nucleosome)為基礎(chǔ)單位DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第38頁核小體分子組成蛋白質(zhì)成份:富含Lys和Arg堿性蛋白質(zhì)組蛋白八聚體:H2A(x2),H2B(x2),H3(x2),H4(x2);組蛋白H1結(jié)合在DNA連接段與核小體進(jìn)出口處DNA成份:~146bp盤繞在組蛋白八聚體(~1.75圈),~50bp連接核小體DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第39頁組蛋白八聚體DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第40頁組蛋白H1結(jié)合在DNA連接段與核小體進(jìn)出口處。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第41頁DNA組裝DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第42頁DNA組裝DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第43頁DNA組裝DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第44頁三、DNA是關(guān)鍵遺傳物質(zhì)生物體遺傳信息是以基因形式存在?；蚴蔷幋aRNA或多肽鏈DNA片段,即DNA中一段特定核苷酸序列。DNA利用四種堿基不一樣排列編碼了生物體遺傳信息,并經(jīng)過復(fù)制方法遺傳給子代。DNA結(jié)構(gòu)與功能專題知識第45頁基因組基因組是指包含在該生物DNA（部分病毒除外）中全部遺傳信息,即一套染色體中完整核苷酸序列。進(jìn)化程度越高生物體,其基因組越大越復(fù)雜。多種生物體基因組大小、所包含基因數(shù)量和種類都有所不一樣。病毒顆?；蚪M能夠是DNA,也能夠是RNA。病毒基因組DNA和RNA能夠是單鏈,也能夠