9B遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì).ppt

B型DNA僅僅是眾多DNA雙螺旋構(gòu)象中的一種 在外界條件的改變下 雙螺旋的構(gòu)象也會(huì)改變 模型中的堿基配對有何重要性 A T G C配對可形成很好的線性氫鍵 A T對和G C對的幾何形狀一樣 使雙鏈距離相近 使雙螺旋保持均一 堿基對處在同一平面內(nèi) 不論核苷酸的順序如何 都不影響雙螺旋的結(jié)構(gòu) 為DNA半保留復(fù)制奠定了基礎(chǔ) 螺旋槳效應(yīng) 第三節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 一 DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素 1 堿基對之間的氫鍵 2 堿基的堆集力 它包括 疏水作用 范德華力 磷酸基的負(fù)電荷斥力 堿基配對及氫鍵形成 腺苷 AR 脫氧胞苷 dCR 1 N9 糖苷鍵 1 N1 糖苷鍵 C2 C4 二 雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變異 DNA的構(gòu)象現(xiàn)已知有A B C D E T Z7種 引起DNA雙鏈構(gòu)象改變有以下因素 1 核苷酸順序 2 堿基組成 3 鹽的種類 4 相對濕度 Z DNA的發(fā)現(xiàn) 1972年P(guān)ohletal發(fā)現(xiàn)poly dG dC 在高鹽下旋光性發(fā)生改變 1979年WangA H J 王惠君 A Rich對d CGCGCG 單晶作X衍射分析提出Z DNA模型 三左旋DNA 一 Z DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 糖磷骨架呈 之 字形 Zigzag 走向 2 左旋 3 G的糖苷鍵呈順式 Syn 使G殘基位于分子表面 4 分子外形呈波形 5 大溝消失 小溝窄而深 6 每個(gè)螺旋有12bp 目前已知DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)可分為A B C D及Z型等數(shù)種 除Z型為左手雙螺旋外 其余均為右手雙螺旋 Z DNAB DNA 生化專業(yè)術(shù)語委員會(huì)建議用俯視圖 N9 C1 0 90 時(shí)為順式 syn 180 90 時(shí)為反式 anti 嘌呤核苷的扭轉(zhuǎn)角為X C4 N9 C1 0 嘧啶核苷的扭轉(zhuǎn)角為X C2 N1 C1 0 習(xí)慣用法是 X 60 0 120 為順式 X 120 180 60 為反式 60 60 0 90 0 120 90 180 90 120 180 90 嘌呤 C4 嘧啶 C2 順式 反式 核苷的順反構(gòu)象 Z DNA存在的條件 1 高鹽 NaCl 2Mol L MgCl2 0 7Mol L 2 Pu Py相間排列 3 在活細(xì)胞中如果m5C 則無需嘌呤 嘧啶相間排列 在生理鹽水的濃度下可產(chǎn)生Z型 4 在體內(nèi)多胺化合物 如精胺和亞胺及亞精胺和陽離子一樣 可和磷酸基因結(jié)合 使B DNA轉(zhuǎn)變成Z DNA 5 某些蛋白質(zhì)如Z DNA結(jié)合蛋白帶有正電荷 可使DNA周圍形成局部的高鹽濃度和微環(huán)境 6 負(fù)超螺旋的存在 三 生物學(xué)意義 1 可能提供某些調(diào)節(jié)蛋白的識(shí)別 嚙齒類動(dòng)物病毒的復(fù)制起始部位有d GC 有交替順序的存在 2 在SV40的增強(qiáng)子中有三段8bp的Z DNA存在 3 原生動(dòng)物纖毛蟲 它有大 小兩個(gè)核 大核有轉(zhuǎn)錄活性 小核和繁殖有關(guān) Z DNA抗體以螢光標(biāo)記后 顯示僅和大核DNA結(jié)合 而不和小核的DNA結(jié)合 說明大核DNA有Z DNA的存在 可能和轉(zhuǎn)錄有關(guān) 四 DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 所謂DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 是指在一二結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的多聚核苷酸鏈上的卷曲 在一定意義上 是指雙螺旋基礎(chǔ)上的卷曲三級(jí)結(jié)構(gòu)包括鏈的扭結(jié)和超螺旋或者是單鏈形成的環(huán)或是環(huán)狀DNA中的連環(huán)體 超螺旋 Supercoied 松馳型DNA relaxform 超螺旋 Supercoied DNA 負(fù)超螺旋正超螺旋檢測DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的方法 密度梯度離心凝膠電泳電鏡觀察 一 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu) 原核生物DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋 如果再進(jìn)一步盤繞則形成麻花狀的超螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu) 超螺旋的定量描敘 White方程 L T WL Linkingnnmber 鏈環(huán)數(shù)或稱拓?fù)洵h(huán)繞數(shù) 指cccDNA中一條鏈繞另一條鏈的總次數(shù) 其特點(diǎn)是 1 L是整數(shù) 2 在cccDNA中任何拓?fù)鋵W(xué)狀態(tài)中其值保持不變 3 右手螺旋對L取正值 W Writhingnumber 扭曲數(shù) 即超數(shù)旋數(shù) 其特點(diǎn)是 1 可以是非整數(shù) 2 是變量 3 右手螺旋時(shí) W取負(fù)值 T Twistingnumber 纏繞數(shù) 即雙螺旋的圈數(shù) 其特點(diǎn)是 1 可以是非整數(shù) 2 是變量 3 右手螺旋時(shí)T為正值 超螺旋的量度可以用超螺旋密度 來表示 L T T在天然DNA中 約為 0 05 二 三鏈和四鏈DNA 這些DNA分子的結(jié)構(gòu)單元分別是三堿基體和四堿基體 這些堿基體通過Watson Crick氫鍵配對和Hoogsteen氫鍵配對相互作用而結(jié)合成共平面聚合體 Watson Crick HoogsteenWatson Crick reversedHoogsteenReversedWatson Crick HoogsteenReversedWatson Crick reversedHoogsteen 三鏈DNA 基本結(jié)構(gòu) Py Pu Py構(gòu)象 如T A T C G C Pu Pu Py構(gòu)象 如A A T G G C H DNA 鳥嘌呤四聚體 第四節(jié)DNA的變性與復(fù)性 變性 denaturation 或解鏈 melting 復(fù)性 renaturation 或退火 annealing 成核作用 nucleation 拉拉鏈作用 Zippering DNA的復(fù)性對片段有兩個(gè)要求 1 互補(bǔ)順序的碰撞和排列 2 堿基的正確配對和氫鍵的形成 下列因素可導(dǎo)致DNA變性 高溫 酸 堿 尿素 甲酰胺DNA變性后物理性質(zhì)發(fā)生的變化 1 流體力學(xué)的性質(zhì)發(fā)生改變 粘度下降 而沉降速度增加 2 提高了對紫外線的吸收能力 此稱為增色效應(yīng) hyperchromiceffect 雙鏈DNA的A260 1 00 濃度為50 g ml時(shí) 對波長260nm紫外線的吸收能力 單鏈DNA的A260 1 37 游離堿基或核苷酸的A260 1 60 解鏈溫度 meltingtemperature Tm 或熔點(diǎn) Tm是A260的升高達(dá)到極大值一半時(shí)的溫度 即是變性溫度范圍的中點(diǎn) 影響變性的因素 外部條件如溫度和正離子的濃度 濃度低于0 4mol L 單價(jià)陽離子增高10倍 Tm增加16 6 內(nèi)部條件GC含量及分子類型當(dāng)GC的含量上升1 則Tm上升0 4 馬默多蒂 Marmur Doty 關(guān)系式 Tm 69 3 0 41 G C 或GC Tm 69 3 2 44 復(fù)性動(dòng)力學(xué)公式 C11C021 KC0t1 2根據(jù)復(fù)性動(dòng)力學(xué)公式我們可以知到些什么 復(fù)性進(jìn)行一半時(shí) 1 單鏈濃度隨著時(shí)間的增大而減小 2 反應(yīng)速率取決于初始的單鏈濃度Co 3 以反應(yīng)濃度和COt1 2為座標(biāo)可繪復(fù)性曲線 4 通過COt1 2值可測原核生物基因組的大小 已知大腸桿菌的基因組為4 2x106bp COt1 2 9M SecCOt1 2 任何基因組DNA 9M sec 任何基因組大小 4 2X106bp 5 原核生物基因組大小不同 復(fù)性曲線也不同 6 可用以區(qū)分真核生物和原核生物基因組 單一順序和重復(fù)順序復(fù)性動(dòng)力學(xué)曲線的區(qū)別 真核生物的DNA有重復(fù)順序 而原核生物多為單一順序 1 單一順序的復(fù)性曲線常只有一個(gè)拐點(diǎn) 而重復(fù)順序常有多個(gè)拐點(diǎn) 2 COt比值變化范圍 原核生物的COt比值為100 真核生物的COt比值大于100 影響復(fù)性反應(yīng)的因素 1 DNA片段的大小 2 DNA的濃度 3 DNA復(fù)雜性 4 溫度 最佳復(fù)性溫度一般比Tm低25 C 5 鹽的濃度 復(fù)性時(shí)要求鹽的濃度達(dá)到足夠高 為什么 在復(fù)性反應(yīng)中如何知道單鏈已經(jīng)結(jié)合成雙鏈了呢 可以通過哪些法來檢測 1 減色效應(yīng) hpochromiceffcef 測定光密度 即OD值 opticaldensity DNA從單鏈變成雙鏈 OD260減少30 2 羥基磷灰石柱層析羥基磷灰石對雙鏈DNA吸附較牢 不易吸附單鏈 第五節(jié)分子雜交 分子雜交 molecularhybridization 共同特點(diǎn)是 1 都是應(yīng)用復(fù)性動(dòng)力學(xué)原理 2 都必須有探針 probe 的存在 探針就是用同位素或非同位素如熒光染料 生物素等標(biāo)記的短片段特異DNA或RNA順序 常用的分子雜交方法