DNA的雙螺旋結構課件

DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構(二)、DNA的二級結構(三)、DNA的三級結構DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構1(一)DNA的一級結構

DNA分子中各脫氧核苷酸之間的連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列順序叫做DNA的一級結構，簡稱為堿基序列，即核酸中的可變成分（堿基）的排列順序。一級結構的走向規(guī)定為5′→3′。

一級結構的表示法結構式、線條式、字母式

5′3′(一)DNA的一級結構DNA分子中各脫氧核2DNA一級結構的表示法5′3′結構式5′3′

p

p

p

pOH3′ACTG1′線條式5′

ACTGCATAGCTCGA3′字母式DNA一級結構的表示法5′3′結構式5′3′pppp3四DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構(二)、DNA的二級結構(三)、DNA的三級結構四DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結4

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿5(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）

50年代初，Chargaff應用紫外分光光度法及結合紙層析等簡單技術，對多種生物DNA作堿基定量分析(如表)，發(fā)現(xiàn)DNA堿基組成有如下規(guī)律：

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基6不同生物來源DNA的堿基摩爾比例關系DNA來源腺嘌呤（A）胸腺嘧啶（T）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）（A+T）/（G+C）大腸桿菌25.424.824.125.71.01小麥27.327.122.822.71.21鼠28.628.421.421.51.33豬：肝29.429.720.520.51.43胸腺30.028.920.420.7脾29.629.220.420.8酵母31.332.918.717.51.079不同生物來源DNA的堿基摩爾比例關系大腸桿菌25.424.87

DNA的堿基組成（Chargaff定則）：(1)在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C(嘌呤堿總量=嘧啶堿總量)(3)DNA分子的堿基組成具有種屬特異性，但不具有組織、器官特異性。(2)不同生物DNA的堿基組成有很大差異，可用不對稱比率A+T/G+C表示。DNA的堿基組成（Chargaff定則）：(1)在所有的8

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿92、DNA的雙螺旋結構(Watson-Crick模型)

2.0nm小溝大溝根據堿基的摩爾比例和DNA結晶的X-衍射圖譜，1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出了著名的DNA雙螺旋結構模型。2、DNA的雙螺旋結構(Watson-Crick模型)

10思考？

(一)、多聚脫氧核苷酸鏈的數(shù)目及走向(二)、主鏈(即骨架)的組成及位置(三)、堿基對的位置及配對聯(lián)系(四)、DNA分子的有關數(shù)據：螺旋直徑、每轉一周的堿基對數(shù)目及高度等思考？(一)、多聚脫氧核苷酸鏈的數(shù)目及走向11(1)DNA雙螺旋結構的形成5′3′5′3′5′3′5′3′磷酸脫氧核糖堿基T-A堿基對C-G堿基對(1)DNA雙螺旋結構的形成5′3′5′3′5′3′5′312

(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的13(2)DNA雙螺旋結構模型特點

DNA由兩條反向平行的多聚脫氧核苷酸鏈沿一個假設的中心軸右旋相互盤繞而成雙螺旋。螺旋表面有一條大溝和一條小溝。

2.0nm小溝大溝(2)DNA雙螺旋結構模型特點

DNA由兩條反向14(2)DNA雙螺旋結構模型特點

磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成位于外側，作為可變成分的堿基位于內側，鏈間堿基按A—T，G—C配對，A與T之間形成2個氫鍵，G與C之間形成3個氫鍵。2.0nm小溝大溝(2)DNA雙螺旋結構模型特點

磷酸和脫氧核15(2)DNA雙螺旋結構模型特點

螺旋直徑2nm，相鄰堿基對平面間的距離為0.34nm,雙螺旋每轉一周有10個堿基對（basepair,bp），每轉的高度(螺距)為3.4nm。2.0nm小溝大溝(2)DNA雙螺旋結構模型特點

螺旋直徑2nm16

(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿17

氫鍵堿基堆積力

鹽鍵：磷酸基上負電荷與胞內組蛋白或正離子形成

(3)DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素

改變介質條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。氫鍵(3)DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素改變介質18

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿19(4)DNA雙螺旋結構的意義

該模型揭示了DNA作為遺傳物質的穩(wěn)定性特征，最有價值的是確認了堿基配對原則，這是DNA復制、轉錄和反轉錄的分子基礎，亦是遺傳信息傳遞和表達的分子基礎。該模型的提出是本世紀生命科學的重大突破之一，它為生物化學和分子生物學乃至整個生命科學的飛速發(fā)展奠定了基礎。(4)DNA雙螺旋結構的意義

該模型揭示20

(二)、DNA的二級結構

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(B-DNA)(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構1、DNA的堿基組成（Cha21①B-DNA螺旋：標準的

Watson-Crick雙螺旋，細胞正常狀態(tài)下DNA存在的構型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相對濕度的鈉鹽中的構型。③C-DNA螺旋：DNA在44%-46%相對濕度的鋰鹽中的構型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，這種螺旋可能在基因表達或遺傳重組中起作用。

(5)DNA雙螺旋的不同構象類型①B-DNA螺旋：標準的

Watson-Crick雙螺旋，22DNA雙螺旋構象的類型DNA雙螺旋構象的類型23幾種不同類型雙螺旋DNA的結構參數(shù)類型結晶狀態(tài)旋轉方向螺距(nm)每轉堿基對數(shù)目堿基對間垂直距離(nm)堿基對與水平面傾角A－DNAB－DNAC－DNA

Z–DNA75%相對濕度，鈉鹽92%相對濕度，鈉鹽46%相對濕度，鋰鹽右旋右旋右旋左旋2.83.43.14.511109.3120.250.340.330.3720o0o6o7o幾種不同類型雙螺旋DNA的結構參數(shù)類型結晶狀態(tài)旋轉方向螺距(24StructureofB-DNAandZ-DNAStructureofB-DNAandZ-DNA25

左旋DNA(Z-DNA)——Rich模型

特點：主鏈呈鋸齒形左向盤繞，形成左手雙螺旋。兩條多核苷酸鏈的糖-磷酸骨架比B-DNA中靠得更近，因而堿基對偏離軸心而較靠近螺旋外表。螺旋表面只有一條溝。每個螺旋含有12個堿基對，螺距約為4.5nm，螺旋直徑1.84nm。左旋DNA(Z-DNA)——Rich模型26四DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構(二)、DNA的二級結構(三)、DNA的三級結構四DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構27

(三)DNA的三級結構

在細胞內，由于DNA分子與其它分子（主要是蛋白質）的相互作用，使DNA雙螺旋進一步扭曲或再次螺旋所形成的高級結構─三級結構

實例：超螺旋

染色體（chromosome）

(三)DNA的三級結構

在細胞內，由于DNA分子與28螺旋和超螺旋電話線螺旋超螺旋超螺旋即DNA雙螺旋的螺旋。螺旋和超螺旋電話線螺旋超螺旋超螺旋即DNA雙螺旋的螺旋。29DNA超螺旋結構的形成DNA超螺旋結構的形成30

(三)DNA的三級結構

在細胞內，由于DNA分子與其它分子（主要是蛋白質）的相互作用，使DNA雙螺旋進一步扭曲形成的高級結構.實例：超螺旋

染色體（chromosome）

(三)DNA的三級結構

在細胞內，由于D31核小體盤繞及染色質示意圖核小體盤繞及染色質示意圖32組蛋白與DNA的結合組蛋白與DNA的結合33核小體結構如圖所示:核小體結構如圖所示:34真核生物染色體DNA組裝不同層次的結構

DNA（2nm）核小體鏈（11nm，每個核小體200bp）纖絲（30nm，每圈6個核小體）突環(huán)（150nm，每個突環(huán)大約75000bp）玫瑰花結（300nm，6個突環(huán)）螺旋圈（700nm，每圈30個玫瑰花）染色體（1400nm，

每個染色體含10個玫瑰花200bp）真核生物染色體DNA組裝不同層次的結構

DNA核小體鏈（135

DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構(二)、DNA的二級結構(三)、DNA的三級結構DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構36(一)DNA的一級結構

DNA分子中各脫氧核苷酸之間的連接方式（3′-5′磷酸二酯鍵）和排列順序叫做DNA的一級結構，簡稱為堿基序列，即核酸中的可變成分（堿基）的排列順序。一級結構的走向規(guī)定為5′→3′。

一級結構的表示法結構式、線條式、字母式

5′3′(一)DNA的一級結構DNA分子中各脫氧核37DNA一級結構的表示法5′3′結構式5′3′

p

p

p

pOH3′ACTG1′線條式5′

ACTGCATAGCTCGA3′字母式DNA一級結構的表示法5′3′結構式5′3′pppp38四DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結構(二)、DNA的二級結構(三)、DNA的三級結構四DNA的分子結構

(一)、DNA的一級結39

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿40(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）

50年代初，Chargaff應用紫外分光光度法及結合紙層析等簡單技術，對多種生物DNA作堿基定量分析(如表)，發(fā)現(xiàn)DNA堿基組成有如下規(guī)律：

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基41不同生物來源DNA的堿基摩爾比例關系DNA來源腺嘌呤（A）胸腺嘧啶（T）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）（A+T）/（G+C）大腸桿菌25.424.824.125.71.01小麥27.327.122.822.71.21鼠28.628.421.421.51.33豬：肝29.429.720.520.51.43胸腺30.028.920.420.7脾29.629.220.420.8酵母31.332.918.717.51.079不同生物來源DNA的堿基摩爾比例關系大腸桿菌25.424.842

DNA的堿基組成（Chargaff定則）：(1)在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C(嘌呤堿總量=嘧啶堿總量)(3)DNA分子的堿基組成具有種屬特異性，但不具有組織、器官特異性。(2)不同生物DNA的堿基組成有很大差異，可用不對稱比率A+T/G+C表示。DNA的堿基組成（Chargaff定則）：(1)在所有的43

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿442、DNA的雙螺旋結構(Watson-Crick模型)

2.0nm小溝大溝根據堿基的摩爾比例和DNA結晶的X-衍射圖譜，1953年J.D.Watson和F.H.C.Crick提出了著名的DNA雙螺旋結構模型。2、DNA的雙螺旋結構(Watson-Crick模型)

45思考？

(一)、多聚脫氧核苷酸鏈的數(shù)目及走向(二)、主鏈(即骨架)的組成及位置(三)、堿基對的位置及配對聯(lián)系(四)、DNA分子的有關數(shù)據：螺旋直徑、每轉一周的堿基對數(shù)目及高度等思考？(一)、多聚脫氧核苷酸鏈的數(shù)目及走向46(1)DNA雙螺旋結構的形成5′3′5′3′5′3′5′3′磷酸脫氧核糖堿基T-A堿基對C-G堿基對(1)DNA雙螺旋結構的形成5′3′5′3′5′3′5′347

(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的48(2)DNA雙螺旋結構模型特點

DNA由兩條反向平行的多聚脫氧核苷酸鏈沿一個假設的中心軸右旋相互盤繞而成雙螺旋。螺旋表面有一條大溝和一條小溝。

2.0nm小溝大溝(2)DNA雙螺旋結構模型特點

DNA由兩條反向49(2)DNA雙螺旋結構模型特點

磷酸和脫氧核糖單位作為不變的骨架組成位于外側，作為可變成分的堿基位于內側，鏈間堿基按A—T，G—C配對，A與T之間形成2個氫鍵，G與C之間形成3個氫鍵。2.0nm小溝大溝(2)DNA雙螺旋結構模型特點

磷酸和脫氧核50(2)DNA雙螺旋結構模型特點

螺旋直徑2nm，相鄰堿基對平面間的距離為0.34nm,雙螺旋每轉一周有10個堿基對（basepair,bp），每轉的高度(螺距)為3.4nm。2.0nm小溝大溝(2)DNA雙螺旋結構模型特點

螺旋直徑2nm51

(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿52

氫鍵堿基堆積力

鹽鍵：磷酸基上負電荷與胞內組蛋白或正離子形成

(3)DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素

改變介質條件和環(huán)境溫度，將影響雙螺旋的穩(wěn)定性。氫鍵(3)DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素改變介質53

(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構(雙螺旋結構)1、DNA的堿54(4)DNA雙螺旋結構的意義

該模型揭示了DNA作為遺傳物質的穩(wěn)定性特征，最有價值的是確認了堿基配對原則，這是DNA復制、轉錄和反轉錄的分子基礎，亦是遺傳信息傳遞和表達的分子基礎。該模型的提出是本世紀生命科學的重大突破之一，它為生物化學和分子生物學乃至整個生命科學的飛速發(fā)展奠定了基礎。(4)DNA雙螺旋結構的意義

該模型揭示55

(二)、DNA的二級結構

1、DNA的堿基組成（Chargaff定則）2、DNA的雙螺旋結構(B-DNA)(1)、DNA雙螺旋結構的形成(2)、DNA雙螺旋結構模型特點(3)、DNA雙螺旋結構的穩(wěn)定因素(4)、DNA雙螺旋結構的意義(5)、DNA雙螺旋的不同構象類型(二)、DNA的二級結構1、DNA的堿基組成（Cha56①B-DNA螺旋：標準的

Watson-Crick雙螺旋，細胞正常狀態(tài)下DNA存在的構型。②A-DNA螺旋：DNA在75%相對濕度的鈉鹽中的構型。③C-DNA螺旋：DNA在44%-46%相對濕度的鋰鹽中的構型。④Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，這種螺旋可能在基因表達或遺傳重組中起作用。

(5)DNA雙螺旋的不同構象類型①B-DNA螺旋：標準的

Watson-Crick雙螺旋，57DNA雙螺旋構象的類型DNA雙螺旋構象的類型58幾種不同類型雙螺旋DNA的結構參數(shù)類型結晶狀態(tài)旋轉方向螺距(nm)每轉堿基對數(shù)目堿基對間垂直距離(nm)堿基對與水平面傾角A－DNAB－DNAC－DNA

Z–DNA75%相對濕度，鈉鹽92%相對濕度，鈉鹽46%相對濕度，鋰鹽右旋右旋右旋左旋2.83.43.14.511109.3120.250.340.330.3720o0o6o7o幾種不同類型雙螺旋DNA的結構參數(shù)類型結晶狀態(tài)旋轉方向螺距(59StructureofB-DNAandZ-DNAStructureofB-DNAandZ-DNA60

左旋DNA(Z-DN