第二章：dna的结构与功能

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1、第二章：DNA的结构与功能一、DNA的一级结构1953年Watson和Crick创立的DNA双螺旋结构模型，阐明了DNA分子的结构特征，提出DNA是遗传分子。DNA的一级结构：是指4种核苷酸的连接及排列顺序，表示了DNA分子的化学构成。四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：dAMP、dGMP、dTMP、dCMP。DNA分子是由这四种不同的脱氧核苷酸，通过3，5-磷酸二酯键连接而成的直链分子。1．DNA分子的多样性：组成DNA分子的碱基虽然只有四种，但是，由于碱基可以任何顺序排列，而构成了DNA分子的多样性。如：某一DNA分子

2、是由100个bp组成，它们的可能排列方式就是4100。实际上DNA链中的碱基数远远超出100个，所以，它们的排列方式几乎是无限的。即生物的多样性。因此，DNA中的碱基排列顺序是DNA分子的重要属性。对一种DNA属性的最基本了解就是测定其碱基的排列顺序一级结构。二、DNA的物理图谱DNA的物理图谱：是DNA分子的限制性内切酶酶解片段的排列顺序，也就是在DNA片段上标记出限制性内切酶的位点顺序。假设有一段DNA片段为2450bp，分别有两个XbaI和两个PstI位点，这样每一个单酶切会把此DNA分子切成3个片段，双酶切将

3、产生5个片段。三、DNA一级结构的测定双脱氧末端终止法-----Sanger法：原理是采用核苷酸链终止剂—2，，3，-双脱氧核苷酸终止DNA的延长。由于它缺少形成3，，5，磷酸二脂键所需要的3，-OH，一旦参入到DNA链中，此DNA链就不能进一步延长。根据碱基配对原则，每当DNA聚合酶需要dNMP参入到正常延长的DNA链中时，就有两种可能性，一是参入ddNTP,结果导致脱氧核苷酸链延长的终止；二是参入dNTP,使DNA链仍可继续延长，直至参入下一个ddNTP。根据这一方法，就可得到一组以ddNTP结尾的长短不一的DN

4、A片段DNA序列分析，将反应体系分成4组，每一组反应体系中加入4种脱氧核苷三磷酸和一种相应的双脱氧核苷三磷酸，反应后可得到不同长度的以双脱氧结尾的DNA片段，各DNA片段均只相差一个核苷酸长度，各组的片段经凝胶电泳分离后，每一片段的电泳位置不同，从下而上（由小到大）可直接读出DNA序列。四、DNA的双螺旋结构Watson和Crick于1953年根据DNA纤维X射线晶体衍射图及其它试验资料，提出了DNA为右手双螺旋结构的科学假设，随后证明他们提出的DNA构象是DNA分子最为常见的结构，通常称为B型DNA。而DNA分子的

5、结构不是固定不变的，在不同的环境因素，都可促使DNA分子形成不同的构象。通常情况下可分为两大类：一类是右手螺旋，如、B-DNA、C-DNA、D-DNA、E-DNA、A-DNA；另一类是局部的左手螺旋，即Z-DNA。B-DNA、A-DNA、Z-DNA的主要区别：1、A-DNA更紧密，每个碱基平面距离为0.256nm，每圈螺旋有11对碱基，螺距为2.8nm；B-DNA碱基距离为0.338nm，每圈螺旋有10对碱基，螺距为3.4nm。2、C和G之间核苷酸中脱氧核糖的折叠不同，A-DNA是C3’在内，B-DNA是C2’在内。

6、3、B-DNA大沟、小沟的深度基本是一致的，只是大沟较宽；A-DNA大沟变窄、变深，小沟变宽、变浅。4、Z-DNA糖-磷酸主链的走向呈“之”字形，分子呈左手螺旋构象。5、Z-DNA较B-DNA细而舒展，螺旋直径为1.8nm，每个碱基平面距离是0.37nm，每圈含12对碱基，螺距为4.5nm。6、Z-DNA是C3’在内与A-DNA相同。7、Z-DNA仅有一条小沟，且较深，含有较高的负电荷密度。  Z－DNA的形成是DNA单链上出现嘌呤与嘧啶交替排列所成的。比如CGCGCGCG或者CACACACA。五、DNA的三股螺旋结

7、构DNA三股螺旋结构概念是在1957年提出来得，至1987年在质粒的酸性溶液中发现了分子内的三股螺旋DNA，将此种构型的DNA称为H-DNA。它是双螺旋DNA分子中一条链的某一节段，通过链的折叠与同一分子中DNA嘌呤嘧啶双螺旋（其中一条链只有嘌呤AG，另一条链只有嘧啶CT）节段结合而形成的。DNA形成一种分子间的三股螺旋DNA，从而可在转录水平上阻止基因的转录。这就是反基因策略，或称反基因技术。六、DNA超螺旋结构超螺旋结构是DNA分子高级结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两类，一般DNA双螺旋结构中每圈是10

8、个bp，大于或小于10会出现正或负超螺旋结构，环状DNA分子常以超螺旋结构存在，并以负超螺旋为主，有利于转录的起始。七、核小体与染色体核小体：DNA双螺旋链,等距离缠绕组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各二分子组成八聚体形成众多核心颗粒,外绕1.75圈左走向的DNA链,每圈约85bpDNA,各颗粒之间为带有H1组蛋白的连接区DNA。1、组蛋白