分子生物學(xué)第二章第二章遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)分子生物學(xué)第二章生物親代與子代之間，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上常常相似，這就是遺傳現(xiàn)象。生物的遺傳特性，使生物界的物種能夠保持相對穩(wěn)定。

根據(jù)現(xiàn)代細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)的研究得知，控制生物性狀的主要遺傳物質(zhì)是脫氧核糖核酸（DNA）。

生物的各項(xiàng)生命活動都有它的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么呢？金絲猴的后代仍然是金絲猴牛的后代仍然是牛分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式第五節(jié)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)RNA也可以作為遺傳物質(zhì)核酸之外的其他遺傳物質(zhì)？分子生物學(xué)第二章1.1核素的發(fā)現(xiàn)1.2肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.3大腸桿菌噬菌體搗碎實(shí)驗(yàn)1.4化學(xué)實(shí)驗(yàn)1.5遺傳物質(zhì)必須具備以下基本條件1DNA是遺傳物質(zhì)分子生物學(xué)第二章1DNA是遺傳物質(zhì)1.1核素的發(fā)現(xiàn)

1868年，瑞士F.Miescher從繃帶上的白細(xì)胞核中分離出一種含磷的酸性物質(zhì)，命名為核素（nuclein）。核素的主要成分是染色質(zhì)，是DNA和蛋白質(zhì)的混合物。這是首次對基因的化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行探索。核酸(nucleicacids)這一名詞于20年后才被正式啟用。分子生物學(xué)第二章19世紀(jì)末期，DNA和RNA已經(jīng)從細(xì)胞中分離出來，為進(jìn)一步的化學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)30年代，P.Levene和W.Jacobs等搞清了DNA和RNA的基本化學(xué)組成。還注意到了DNA和RNA所含核糖的差異。分子生物學(xué)第二章1.2肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（transformation）肺炎雙球菌有兩種類型光滑型（S型）粗糙型（R型）分子生物學(xué)第二章

1）1928年，英國F.Griffth2)1944年，O.Avery分子生物學(xué)第二章圖

Griffth的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章1.3大腸桿菌噬菌體搗碎實(shí)驗(yàn)分子生物學(xué)第二章噬菌體侵染細(xì)菌的過程：吸附

侵入

合成

組裝

釋放最后，這些噬菌體由于細(xì)菌的解體而被釋放出來，再去侵染其他的細(xì)菌。分子生物學(xué)第二章

大腸桿菌噬菌體搗碎實(shí)驗(yàn)1952年Herchey和Chase。用32P和35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)只有DNA進(jìn)入宿主細(xì)菌內(nèi)，而蛋白質(zhì)則沒有。分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章1.4化學(xué)實(shí)驗(yàn)1950年以后，Chargaff、Markham等。不同生物的堿基組成不同，具有嚴(yán)格的種的特異性。單體在不同生物中都是相同的。ATGC等量四種堿基的分子濃度可變。分子生物學(xué)第二章1.5DNA是遺傳物質(zhì)的間接證據(jù)

（1）一種生物不同組織的細(xì)胞，不論年齡大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖細(xì)胞精子的DNA含量則剛好是體細(xì)胞的一半。多倍體生物細(xì)胞的DNA含量是按其染色體倍數(shù)性的增加而遞增的，但細(xì)胞核里的蛋白質(zhì)并沒有相似的分布規(guī)律。分子生物學(xué)第二章（2）DNA在代謝上較穩(wěn)定。（3）DNA是所有生物的染色體所共有的，而某些生物的染色體上則沒有蛋白質(zhì)。（4）DNA通常只存在于細(xì)胞核染色體上，但某些能自體復(fù)制的細(xì)胞器，如線粒體、葉綠體有其自己的DNA。（5）在各類生物中能引起DNA結(jié)構(gòu)改變的化學(xué)物質(zhì)都可引起基因突變。分子生物學(xué)第二章（1）儲存并表達(dá)遺傳信息:（2）能夠復(fù)制，把遺傳信息傳遞給子代：

(3)物理和化學(xué)穩(wěn)定性：（4）有遺傳變化的能力：1.6遺傳物質(zhì)必須具備以下基本條件：分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)RNA也可以作為遺傳物質(zhì)核酸之外的其他遺傳物質(zhì)？分子生物學(xué)第二章2RNA也可以作為遺傳物質(zhì)2.1RNA病毒:一些病毒也采用另一種核酸－RNA作為遺傳物質(zhì)，如逆轉(zhuǎn)錄病毒。煙草花葉病毒（tobaccomosaicvirus,TMV）

分子生物學(xué)第二章遺傳物質(zhì)是RNA的實(shí)驗(yàn)證據(jù)分子生物學(xué)第二章2.2類病毒（viroid）類病毒：不具蛋白質(zhì)衣殼，僅有RNA組成的新病毒。

1922年美國馬鈴薯紡錘形塊莖病毒（Potatospindletubeviroid，PSTV）。特點(diǎn)：單股閉合環(huán)狀的RNA分子，分子量約105Da。能耐受紫外線和作用于蛋白質(zhì)的各種理化因素，在90℃下仍能存活。分子生物學(xué)第二章類病毒復(fù)制如何進(jìn)行？由宿主細(xì)胞的酶來完成，其RNA作為復(fù)制模板。類病毒現(xiàn)在僅在高等植物中發(fā)現(xiàn)，一般通過接觸，擦傷，節(jié)肢動物和菟絲子傳播。分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)RNA也可以作為遺傳物質(zhì)核酸之外的其他遺傳物質(zhì)？分子生物學(xué)第二章3非核酸的其他遺傳物質(zhì)朊病毒Prion

：又稱蛋白質(zhì)侵染因子。朊病毒是一類能侵染動物并在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的小分子的無免疫性疏水蛋白質(zhì)。分子生物學(xué)第二章羊瘙癢病1982年，美國斯坦利·普魯辛納S.B.Prusiner發(fā)現(xiàn)羊瘙癢病是蛋白質(zhì)侵染引起的疾病，并稱為“Prion”即朊病毒。馬鹿和鹿的慢性消瘦病、貓的海綿狀腦病。1996年春天“瘋牛病”：牛海綿狀腦炎人慢性退化性紊亂疾?。豪夏臧V呆、帕金森氏病、糖尿病等。朊病毒引起的風(fēng)波分子生物學(xué)第二章朊病毒特點(diǎn)：僅有蛋白質(zhì)組成，分子量29kDa，具有蛋白質(zhì)性質(zhì)：能被蛋白酶滅活，不被核酸酶和輻射滅活，對許多理化因子有很強(qiáng)的抵抗力。分子生物學(xué)第二章1997年P(guān)rusiner對朊病毒蛋白的感染機(jī)制進(jìn)行了探討。朊病毒蛋白（PrP）以兩種形式存在：正常的腦組織中發(fā)現(xiàn)的PrPC不具有感染性，對蛋白酶敏感，可以被完全降解；致病組織中的PrPSC具有感染性，具有抗蛋白酶的性能。分子生物學(xué)第二章PrPC和PrPSC的一級結(jié)構(gòu)完全相同，但二級結(jié)構(gòu)差異很大：PrPC：α螺旋的含量約為40％，幾乎沒有β片層結(jié)構(gòu)；PrPSC：含有高達(dá)50％的β片層結(jié)構(gòu)，只有20％的α螺旋。分子生物學(xué)第二章致病

正常朊蛋白構(gòu)型發(fā)生異常改變后導(dǎo)致瘋牛病，無需DNA或RNA的參與，致病因子朊蛋白就可以傳染復(fù)制。所謂朊病毒的繁殖就是正常的PrPC蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSC的過程，而且朊病毒感染后也具有指數(shù)增長的特性。分子生物學(xué)第二章1）合成朊病毒所需的信息可能存在于寄主細(xì)胞中朊病毒的作用，僅在于激活在寄主細(xì)胞中為朊病毒的編碼的基因，使得朊病毒得以復(fù)制繁殖。2）朊病毒的蛋白質(zhì)能為自己編碼遺傳信息發(fā)生逆轉(zhuǎn)譯產(chǎn)生為朊病毒編碼的RNA或DNA，必須存在逆轉(zhuǎn)譯酶，甚至還要有逆轉(zhuǎn)錄酶。蛋白質(zhì)指導(dǎo)下的蛋白質(zhì)合成，即蛋白質(zhì)本身可作為遺傳信息。朊病毒的復(fù)制機(jī)理：分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式第五節(jié)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章第二節(jié)核酸的化學(xué)組成分子生物學(xué)第二章嘧啶Pyrimidines嘌呤Purines1含氮堿基、核苷、核苷酸☉堿基NitrogenousbasesHUracil(U)分子生物學(xué)第二章DNA:D-2-脫氧核糖A,G,C,TRNA:D-2-核糖A,G,C,U2核酸的化學(xué)組成

核酸的元素組成C、H、O、N、P（9-10%）

核酸

核苷酸

磷酸核苷

戊糖堿基分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章3DNA的一級結(jié)構(gòu)：即是指四種核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列順序，通過磷酸二酯鍵連接形成的多核苷酸也稱為堿基順序。分子生物學(xué)第二章DNA一級結(jié)構(gòu)的兩種縮寫方式：

線條式：

…pTpGpCpApT…

…pT-G-C-A-T…

文字式：分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式第五節(jié)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章1DNA雙螺旋模型的提出2維持DNA雙螺旋的力3雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式4變性和復(fù)性第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章1.1研究背景：1950年，Chargaff從大量的不同來源的DNA樣品的分析中發(fā)現(xiàn)了DNA組成的當(dāng)量規(guī)律，即A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。不同生物種屬的DNA堿基組成不同，同一個體不同器官、不同組織的DNA具有相同的堿基組成。1DNA雙螺旋模型的提出分子生物學(xué)第二章理論化學(xué)家L.Pauling運(yùn)用化學(xué)的簡單定律來推理，研究了蛋白質(zhì)

-螺旋結(jié)構(gòu)，此方法啟發(fā)了Watson和Crick。M.Wilkins、R.Franklin等在DNA的X－射線晶體結(jié)構(gòu)方面作出了重大的貢獻(xiàn)。分子生物學(xué)第二章R.Franklin的X-射線衍射圖分子生物學(xué)第二章1953年沃森和克里克提出DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1.2DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出：分子生物學(xué)第二章Fig.

2-5WatsonandCrick’spaperinNature1953.分子生物學(xué)第二章1.3DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)：①脫氧核糖和磷酸通過3’,5’磷酸二酯鍵交互連接，成為螺旋鏈的骨架。兩條鏈方向以反向平行的方式組成右手雙螺旋。分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章②堿基互補(bǔ)配對：只有A和T配對，G和C配對才能滿足正常螺旋（直徑20?）的要求和chargaff的當(dāng)量規(guī)律。分子生物學(xué)第二章③螺旋參數(shù)螺旋直徑２nm。螺旋每旋轉(zhuǎn)一周10對堿基，每個堿基的旋轉(zhuǎn)角度為36°。螺距3.4nm；堿基平面之間的距離為0.34nm。分子生物學(xué)第二章④

大溝小溝對于遺傳上有重要功能的蛋白質(zhì)識別DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上的特定信息是非常重要的。大溝(2.2nm)小溝(1.2nm)分子生物學(xué)第二章1DNA雙螺旋模型的提出2維持DNA雙螺旋的力3雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式4變性和復(fù)性第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章2維持DNA雙螺旋的力2.1氫鍵GC之間有三條氫鍵，AT之間有兩條氫鍵，這是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重要特征之一，DNA的許多物理性質(zhì)如變性、復(fù)性以及Tm值等都與此有關(guān)。分子生物學(xué)第二章2.2堿基堆集力

DNA同一條鏈相鄰堿基之間的非特異性作用力，包括疏水作用力和范德華力。

疏水作用力：不溶于水或難溶于水的兩個分子在水中具有相互聯(lián)合，成串聯(lián)地結(jié)合在一起的趨勢。嘌呤和嘧啶有一定程度的疏水性，雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一個強(qiáng)大的疏水區(qū)，使DNA相鄰的堿基有相互堆集在一起的趨勢，這是形成堿基堆集力的重要因素之一。分子生物學(xué)第二章范德華力：存在于分子間的一種吸引力；

DNA雙鏈中嘌呤環(huán)和嘧啶范環(huán)德華的半徑是1.7?左右

，其累積的范德華力是相當(dāng)可觀的，這樣范德華力加強(qiáng)了疏水作用，這是形成堿基堆集力的另一個重要因素。分子生物學(xué)第二章

氫鍵與堿基堆集力的協(xié)同作用已經(jīng)堆基的堿基更容易發(fā)生氫鍵的鍵合，相應(yīng)地已經(jīng)被氫鍵定向的堿基更容易堆集。兩種作用力相互協(xié)同，形成一種非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。如果一種作用力被消除，另一種作用力也大為減弱。分子生物學(xué)第二章

磷酸基團(tuán)間的靜電斥力

帶負(fù)電荷的磷酸基的靜電斥力，所以DNA需要保存在含

Na+

生理鹽條件。

堿基分子內(nèi)能

物體的內(nèi)能是物體內(nèi)全部分子的分子動能與分子勢能之和。溫度升高，堿基分子內(nèi)能增加時，堿基的定向排列遭受破壞，消弱了堿基的氫鍵結(jié)合力和堿基的堆集力，會使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)受到破壞。2.3不穩(wěn)定因素分子生物學(xué)第二章1DNA雙螺旋模型的提出2維持DNA雙螺旋的力3雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式4變性和復(fù)性第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章3雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式

三種不同形式的DNA構(gòu)象分子生物學(xué)第二章A，B，Z型雙螺旋的特性雙螺旋類型直徑(nm)螺距(nm)每輪堿基數(shù)堿基間距(nm)堿基傾角(°)螺旋扭角(°)存在的條件溝型相對濕度鹽種類大溝小溝A2.32.8110.26133375%Na+、K+、Cs+窄，深寬，深B2.03.410.40.3403692%Na+低鹽寬，中等深窄，中等深Z1.84.6120.389-3043%Na+、Mg2+高鹽平淺窄，深分子生物學(xué)第二章ABZ大溝寬小溝窄小溝窄大溝變深小溝寬深大溝不存在小溝窄而深分子生物學(xué)第二章A構(gòu)象:在相對濕度75％以下獲得的DNA纖維具有不同與B-DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。DNA-RNA雜交分子和RNA-RNA雙鏈結(jié)構(gòu)均采取A構(gòu)象。Z-DNA的形成是DNA單鏈上出現(xiàn)嘌呤和嘧啶交替排列所造成的，比如CGCGCGCG或CACACACACA。分子生物學(xué)第二章Z-DNA有什么生物學(xué)意義呢?Z-DNA在熱力學(xué)上是不利的。帶負(fù)電荷的磷酸根距離太近，產(chǎn)生靜電排斥。DNA鏈的局部不穩(wěn)定區(qū)的存在就成為潛在的解鏈位點(diǎn)。DNA解鏈?zhǔn)荄NA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等過程中必要的環(huán)節(jié)，因此Z-DNA的結(jié)構(gòu)與基因調(diào)節(jié)有關(guān)。分子生物學(xué)第二章B-DNA是活性最高的DNA構(gòu)象，B-DNA變構(gòu)成為A-DNA后，仍有活性，但若局部變構(gòu)為Z-DNA后則活性明顯降低。三種不同構(gòu)象的DNA活性分子生物學(xué)第二章1DNA雙螺旋模型的提出2維持DNA雙螺旋的力3雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式4變性和復(fù)性第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章4變性和復(fù)性

4.1變性(denaturation)

4.1.1概念：在某些理化因素作用下，DNA分子互補(bǔ)堿基對之間的氫鍵斷裂，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)松散，變成單鏈的過程。分子生物學(xué)第二章4.1.2常用的變性方法☆熱變性☆堿變性應(yīng)用廣泛，特別是用于變性動力學(xué)研究缺點(diǎn)：高溫引起磷酸二酯鍵的斷裂，得到長短不一的單鏈pH11.3時，全部氫鍵被淘汰無熱變性的缺點(diǎn)，為制備單鏈DNA的首選方法

分子生物學(xué)第二章4.1.3核酸變性程度的鑒定－紫外測定法：原理：嘌呤堿、嘧啶堿存在共軛雙鍵，堿基、核苷、核苷酸、核酸在240-290nm處有強(qiáng)烈的紫外吸收，最大吸收峰在260nm處。分子生物學(xué)第二章紫外光吸收值：

1雙鏈DNAA260=1.002單鏈DNAA260=1.373自由堿基A260=1.60分子生物學(xué)第二章1.1851.01.37OD℃

Tm

=OD增加值的中點(diǎn)溫度(一般為85-95℃)或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時的溫度4.1.4熔解曲線與Tm值

緩慢而均勻地增加DNA溶液的溫度（現(xiàn)可做到

0.1℃／分）可根據(jù)各點(diǎn)的A260值繪制成DNA的熔解曲線。

這也是一般PCR實(shí)驗(yàn)技術(shù)中把變性溫度定為94℃的原因熔鏈溫度Tm分子生物學(xué)第二章4.1.5影響DNATm值大小的因素：DNA的均一性：G-C含量：

Tm值計(jì)算公式：Tm＝69.3+0.41(G+C)%GC%=（Tm-69.3）×2.44介質(zhì)中的離子強(qiáng)度：DNA保存在高濃度的緩沖液中，如1mol/LNaCl中。分子生物學(xué)第二章4.2復(fù)性及雜交

4.2.1DNA復(fù)性(renaturation)

變性DNA在適當(dāng)條件下，分開的兩條單鏈分子按照堿基互補(bǔ)原則重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象的現(xiàn)象，又稱為退火（annealing）。分子生物學(xué)第二章DNA的復(fù)性的條件有兩個：（1）有足夠的鹽濃度以消除磷酸基的靜電斥力；（2）有足夠高的溫度以破壞無規(guī)則的鏈內(nèi)氫鍵，但又不能太高，一般使用比Tm值低20－25℃

。分子生物學(xué)第二章復(fù)性的機(jī)制

一般認(rèn)為需要10－20個堿基對，特別是富含GC的節(jié)段首先形成一個（或幾個）雙螺旋核心，這一步叫成核作用。然后兩條單鏈的其余部分就會迅速形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。絕大部分的復(fù)性DNA分子都不是原配的。分子生物學(xué)第二章4.2.2復(fù)性的影響因子：溫度和時間：低于Tm值25℃左右(60-65℃)

DNA濃度：

DNA片段的大?。篋NA順序的復(fù)雜性；反應(yīng)溶液中的離子強(qiáng)度。分子生物學(xué)第二章多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction,PCR）是一種DNA體外擴(kuò)增技術(shù)，其基本原理類似于DNA的天然復(fù)制過程。在待擴(kuò)增的DNA片段兩側(cè)和與其兩側(cè)互補(bǔ)的兩個寡核苷酸引物，經(jīng)變性、退火和延伸若干個循環(huán)后，DNA擴(kuò)增2n倍。分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章4.3雜交（hybridization）雜交：親緣關(guān)系很近的不同來源的DNA單鏈或RNA單鏈與DNA單鏈之間通過堿基互補(bǔ)形成雜交分子的過程。分子生物學(xué)第二章圖核酸雜交及其應(yīng)用示意圖1粗細(xì)線分別代表不同DNA。

雜化雙鏈B代表天然DNA；C是B的缺失突變體；虛線框內(nèi)是已缺失的部分,D顯示從天然DNA鏈鼓出小泡.Ⅱ.突變體的鑒別I變性、復(fù)性和雜交分子生物學(xué)第二章Ⅲ.分子探針標(biāo)記核酸分子探針：用同位素、生物素或熒光染料標(biāo)記一小段已知核苷酸序列作為探針，探針的序列如果與DNA或RNA序列互補(bǔ)，就可以探知核酸分子。粗線表示分子探針圖核酸雜交及其應(yīng)用示意圖2分子生物學(xué)第二章雜交分類：1）液相雜交：不同來源的DNA在溶液中進(jìn)行雜交。2)濾膜雜交：將DNA或RNA吸附到硝酸纖維素膜上再進(jìn)行雜交。Southern雜交：用于鑒別DNA的雜交Northern雜交：用于鑒別RNA的雜交分子生物學(xué)第二章Southern印跡法（Southernblotting）：DNA限制片段限制性內(nèi)切酶帶有DNA片段的凝膠瓊脂糖凝膠電泳堿液浸泡，并中和凝膠上DNA變性變性的單鏈DNA轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素薄膜上放射性標(biāo)記探針雜交雜交DNA-DNA分子放射自顯影顯示出雜交分子的位置分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)的證明實(shí)驗(yàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本參數(shù)維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的力DNA變性、DNA復(fù)性、雜交回顧分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式第五節(jié)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式1單鏈核酸形成的二級結(jié)構(gòu)2反向重復(fù)與二級結(jié)構(gòu)3三螺旋DNA4DNA的四鏈結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章1單鏈核酸形成的二級結(jié)構(gòu)單鏈核酸的某段堿基可以與另一獨(dú)立的單鏈分子的堿基配對，形成雙螺旋，可以是DNA-DNA、RNA-RNA，也有DNA-RNA—分子雜交。分子生物學(xué)第二章發(fā)夾結(jié)構(gòu)（hairpinstructure）：同一個單鏈RNA/DNA的一段堿基序列附近存在著和它互補(bǔ)的堿基序列時，這個單鏈自身回折產(chǎn)生一個反平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)。分子生物學(xué)第二章單鏈RNA形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)

發(fā)夾結(jié)構(gòu)由堿基配對的雙螺旋區(qū)—莖和末端不配對的環(huán)構(gòu)成。分子生物學(xué)第二章互補(bǔ)序列間間隔較短或無間隔互補(bǔ)序列間間隔較長分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章分子生物學(xué)第二章2反向重復(fù)與二級結(jié)構(gòu)

反向重復(fù)（invertedrepeatitiveIR）

：雙鏈DNA中的一段序列按確定的方向，讀雙鏈中的每條鏈的序列都相同，反向重復(fù)中的序列又稱回文序列。分子生物學(xué)第二章單鏈形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章形成十字結(jié)構(gòu)要更耗能，所以在體外反向重復(fù)結(jié)構(gòu)存在多，而體內(nèi)無該結(jié)構(gòu)。反向重復(fù)與十字結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章

作用：

1）較短的回文序列可能是作為一種信號如：限制性內(nèi)切酶的識別位點(diǎn)一些調(diào)控蛋白的識別位點(diǎn)

例如限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ的識別位點(diǎn)

5‘－－GAATTC－－3’3‘－－CTTAAG－－5’分子生物學(xué)第二章2）轉(zhuǎn)錄作用的終止與回文結(jié)構(gòu)也有關(guān)系。

分子生物學(xué)第二章第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式1單鏈核酸形成的二級結(jié)構(gòu)2反向重復(fù)與二級結(jié)構(gòu)3三螺旋DNA4DNA的四鏈結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章

1953年Watson&Crick雙螺旋DNA構(gòu)型證明沿大溝存在多余的氫鍵作為給體與受體潛在的專一與DNA(蛋白質(zhì))

結(jié)合的能力形成三鏈DNA可能性3三螺旋DNA（triplehelixDNA）分子生物學(xué)第二章1957年Felsenfield發(fā)現(xiàn)：當(dāng)雙螺旋DNA中的一條鏈為全嘌呤鏈，另外一條鏈為全嘧啶鏈時，會出現(xiàn)核酸三鏈結(jié)構(gòu)。poly(U)+poly(U)+poly(A)三螺旋RNA

雙螺旋DNA的概念分子生物學(xué)第二章三鏈DNA是由三條核苷酸鏈按一定的規(guī)律繞成的螺旋狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)單元：三堿基體，結(jié)合方式：堿基間形成氫鍵；三螺旋雙螺旋分子生物學(xué)第二章基本類型：嘧啶-嘌呤-嘧啶型（YR*Y）：第三條嘧啶鏈以平行于雙螺旋中嘌呤鏈的方向，纏繞到雙螺旋的大溝上，與嘌呤鏈結(jié)合。如TA*T和CG*C；其中C必須質(zhì)子化才能穩(wěn)定三螺旋的結(jié)構(gòu)，其堿基氫鍵構(gòu)造是霍氏（K.Hoogsteen）首先提出，稱為Hoogsteen霍氏氫鍵。嘌呤-嘌呤-嘧啶（YR*R）：第三條嘌呤鏈反平行于雙螺旋嘌呤鏈的方向纏繞到雙螺旋的大溝上，與嘌呤鏈結(jié)合；如CG*G、TA*A、TA*T、CG*A四種。分子生物學(xué)第二章三鏈DNA可能的功能

可阻止調(diào)節(jié)蛋白與DNA結(jié)合,關(guān)閉基因轉(zhuǎn)錄過程

b)與基因重組,交換有關(guān)

加入第三條DNA作為分子剪刀,定點(diǎn)切割DNA分子

d)加入反義的第三條鏈終止基因的表達(dá)

分子生物學(xué)第二章4DNA的四鏈結(jié)構(gòu)(TetrableHelixDNA)

分子生物學(xué)第二章DNA3’-末端較長的富含G序列能夠形成回折結(jié)構(gòu)（下圖a和b），通過堿基間的非標(biāo)準(zhǔn)配對形成G的四鏈DNA（下圖c和d）。在這樣的結(jié)構(gòu)中，G形成一種四聯(lián)體，相互間通過霍氏氫鍵方式結(jié)合。GGGG分子生物學(xué)第二章在G-四鏈體結(jié)構(gòu)中：G-四聯(lián)體以螺旋方式堆積而成，四個鳥嘌呤構(gòu)成G-四方體平面，其中每個鳥嘌呤都作為堿基對氫鍵的供體和受體。結(jié)構(gòu)單元：鳥嘌呤四聯(lián)體GGGG分子生物學(xué)第二章類型:分子生物學(xué)第二章5‘3‘TTTGGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTTGGGGTTTGGGGTTTGGGGTTT真核生物染色體端粒DNA結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章可能的功能

A穩(wěn)定真核生物染色體結(jié)構(gòu)，抑制端粒酶的活性；B保證DNA末端準(zhǔn)確復(fù)制

C與DNA分子的組裝有關(guān)

D與染色體的減數(shù)分裂和有絲分裂有關(guān)分子生物學(xué)第二章第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)二級結(jié)構(gòu)的其他形式第五節(jié)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章第五節(jié)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)(三級結(jié)構(gòu))分子生物學(xué)第二章1超螺旋（superhelixORsupercoil）絕大多數(shù)原核生物及病毒的完整DNA分子都是共價封閉環(huán)(covalentlyclosedcircle,CCC)分子。這種雙螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為超螺旋，真核生物線狀DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合以環(huán)狀的形成存在。分子生物學(xué)第二章因此超螺旋結(jié)構(gòu)是DNA三級結(jié)構(gòu)的主要形式。超螺旋是有方向的，有正超螺旋和負(fù)超螺旋兩種。真核生物染色體線形分子DNA組蛋白多級螺旋多個類似環(huán)型的結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)第二章1.1超螺旋的成因共價封閉環(huán)狀DNA或者與蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA中，雙鏈不能自由轉(zhuǎn)動，額外的張力不能釋放，導(dǎo)致DNA扭曲來緩解張力，最終形成超螺旋。分子生物學(xué)第二章

1.2超螺旋結(jié)構(gòu)的方向性DNA分子無論是閉合還是開放結(jié)構(gòu)，只要缺乏超螺旋結(jié)構(gòu)，稱為松旋結(jié)構(gòu)。負(fù)超螺旋：形成超螺旋時，旋轉(zhuǎn)方向與DNA雙螺旋方向相反，使得DNA分子內(nèi)張力減少，使得解旋。正超螺旋:剛好相反，形成超螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與DNA螺旋方向相同，加大了DNA分子內(nèi)