Section 1 DNA结构多态性.ppt

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1、第五章高级核酸生化Section1DNA结构的多态性（StructuralpolymorphismofDNA）（一）核酸的基本构成：5种碱基（A、T、C、G、U）和修饰碱基、磷酸、2种戊糖（RNA中是核糖，DNA中为D-2-脱氧核糖；均为呋喃型环状；C1的异头碳构型为型）其它：RNA中存在部分D-2-O-甲基核糖和Man、Gal等己糖，DNA中有Glc和Man等己糖。但它们不是核酸的骨架成分，而是与碱基侧链连接。一、概述(Intoduction）核糖的构象表示：五元呋喃环一般是非平面的，有E和T两类折叠方式。E（信封式）：五

2、元环中只有一个C原子偏离平面，一般为0.05nm）T（扭转式）：C2’和C3’分别以相反的方向偏离平面，其它三原子共平面）。endo（内式）：偏离平面的原子与C5’方向相同，exo（外式）：偏离平面的原子与C5’方向相反书写方法：E式：内式偏离的原子顺序号写在E左上角，右下角为外式。如C2’-endo简写为2E；C3’-exo写作E3T式：内式偏离的原子顺序号写在T左上角，左下角为外式。若两者偏离程度不等，则大的写在T的右侧。如2T3表示C2’-endo、C3’-exo，且C3’偏离程度大于C2’。核糖的构象表示方法示意图：信封

3、式扭转式（二）核苷及其构象表示：碱基与核糖通过糖苷键缩合，糖苷键全部为型；糖苷键位置：戊糖的C1’与嘧啶的N1或嘌呤的N9之间核苷中碱基平面与核糖平面垂直根据扭转角（嘧啶：O4’-C1’-N1-C4；嘌呤：O4’-C1’-N9-C4）的大小，存在顺式（syn）和反式（anti）两种主要构象。核苷的顺式与反式：顺式（syn）：+90—0—-90反式（anti）：-90—180—+90（三）核苷酸：核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化，形成核苷酸（包括核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸）脱氧核糖核苷酸：3’和5’两种核糖核苷酸：2’，

4、3’和5’三种（四）核酸：RNA和DNA核苷酸通过3’和5’磷酸二酯键连接而成。大量研究表明，DNA是一种动态分子，它依赖于序列的碱基组成、外界环境条件和DNA分子的整体拓扑学性质，可以形成多种变异结构。二、DNA的空间结构(DimensionalStructureofDNA)（一）DNA的二级结构1。单链螺旋（-DNA）：Poly(rC)或Poly(rA)在酸性条件下一般以双螺旋形式存在；但在pH=7.0的中性或碱性条件下，形成一种右手的、碱基堆积的、A构型的单链螺旋。此外PolyG或PolyI在低盐浓度下也可形成单链螺旋。

5、此类DNA在物化性质和结构特征与蛋白的肽链相似，因称其为-DNA。-DNA参数：PolyrC：每核苷酸沿轴上升0.311nm，C3’-endo/anti构象。PolyrA：螺旋为右手走向，每核苷酸上升0.282nm，构象亦为A型，每圈9个核苷酸，碱基对轴的倾角为24，反对称方向彼此平行堆积。Poly（2‘-methyl-C）Poly（rA）PolyA(rA)双螺旋中质子化的A+·A+碱基对（右）和Poly(rC)双螺旋中半质子化的C+·C碱基对（左）2。DNA双螺旋的多态性：2.1B型DNA模式图两条反平行链以右手螺旋方

6、向绕同一中心轴缠绕形成右手反平行双螺旋；磷酸与脱氧核糖以3’,5’磷酸二酯键相连形成DNA外侧骨架；碱基在内侧，两条链间存在碱基互补：A与T或G与C配对形成氢键，称为碱基互补原则（A与T为两个氢键，G与C为三个氢键）；螺旋有大沟(majorgroove)和小沟(minorgroove)；；螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆积力；双螺旋平均直径=2nm，螺距=3.4nm，每圈螺旋包含10bpB型DNA双螺旋的结构特点：B型双螺旋DNA的结构特征碱基配对及氢键形成T：AC：G2.2DNA的其它双螺旋构象：(1)A-DNA：•相对湿度92%

7、—B型；相对湿度<75%—A型DNA•A型：较宽、短的右手螺旋，碱基倾角19•存在：RNA分子双螺旋区、RNA-DNA杂交链(2)Z-DNA：•为左手双螺旋，螺距=4.56nm，每圈12nt。螺旋细长，只有小沟。•磷酸及核糖骨架呈现Z字形走向。•必须含G，且嘌呤碱与嘧啶碱基交替出现，盐或有机溶剂、DNA甲基化，导致B-DNA→Z-DNA•存在：天然DNA局部区；人工合成寡核苷酸链(3)C、D、E-型：类似于B型，属于B-族DNAmajorminormajorminorminor外形粗、短细长适中螺旋方向右手左手右手螺旋直径2.

8、55nm1.84nm2.37nm碱基数/圈111210.4螺距2.46nm4.56nm3.4nm糖环折叠C3’内式嘧啶C2’内式；嘌呤C3’内式C2’内式大沟狭、深平坦宽、深小沟宽、浅狭、深狭、深E480.32524.357.5S-3.00.36343.46A-