院分子生物學課程DNA

院分子生物學課程DNA第1頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第五章DNA及基因組第2頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三BREAKTHROUGHOFTHEYEAR2007:

HumanGeneticVariation

21DECEMBER2007SCIENCE第3頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三BREAKTHROUGHOFTHEYEAR2008:

ReprogrammingCells

iPS(inducedpluripotentstemcell)Runners-Up:

DirectViewsofExoplanets

TheDNAofCancerNewClassofHigh-TSuperconductors

Proteinfloppingandfolding

SplittingWater

BeginningofLife,theMovieColorCodedFat

ComputingtheBasics

DNAontheCheap

第4頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三拓展伽馬射線天空脫落酸受體（abscisicacid,ABA）發(fā)現(xiàn)模擬磁單極子長壽健康

科學家揭示月球存在冰基因治療回來了

石墨烯研究取得新進展哈勃重生第一臺X射線激光器閃亮登場BREAKTHROUGHOFTHEYEAR2009:

Ardipithecusramidus

（始祖地猿）

Runners-Up:

第5頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2010年科研熱點

IPS細胞

宇宙射線眼

外顯子組研究生物化學戰(zhàn)勝癌癥？

人類太空飛行

第6頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三一、核酸研究簡史

第一階段：核酸的發(fā)現(xiàn)第二階段：發(fā)現(xiàn)核酸是遺傳物質(zhì)第三階段：為分子生物學奠定基礎的時期第四階段：分子生物學高速發(fā)展時期第一節(jié)DNA的結(jié)構與功能第7頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1889年R.Altman從動物細胞與酵母菌中制備了核酸

1869年F.Miescher從膿細胞中得到核質(zhì)“Nuclein”第一階段：核酸的發(fā)現(xiàn)1894年A.Kossel和A.Neumann從胸腺中提取核酸第8頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1930年正式提出核酸分為兩大類：核糖核酸（RNA）脫氧核糖核酸（DNA）1904年Hammars證明核酸中的糖是戊糖.1909年Levene和Jacobs鑒定核酸中的糖是D-核糖.1912年Levene認為核酸由4種核苷酸組成1929年Levene和Jacobs確定胸腺核苷酸中的糖是2-脫氧-D-核糖

第9頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第二階段：發(fā)現(xiàn)核酸是遺傳物質(zhì)1944年Avery等揭示了DNA是細菌的遺傳物質(zhì)有莢膜的光滑型肺炎球菌（S型）致病無莢膜的粗糙型肺炎球菌（R型）不致病第10頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

R型菌R型菌R型菌

+＋＋S型菌DNAS型菌DNAS型菌DNA

（經(jīng)蛋白酶水解）（經(jīng)核酸酶水解）↓↓↓部分克隆變?yōu)椴糠挚寺∽優(yōu)椴荒茏優(yōu)?/p>

S型菌S型菌S型菌第11頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1952年HersheyChase通過噬菌體感染細菌的實驗表明病毒的遺傳物質(zhì)是DNA。第12頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1953年J.D.Watson和F.Crick建立了DNA雙螺旋結(jié)構模型

第三階段：為分子生物學奠定基礎的時期第13頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1958年*Kornberg等發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶

(DNApolymerase)

*

Meselson等提出半保留復制，闡明DNA復制的機理*Crick提出了遺傳信息傳遞的中心法則第14頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1965年中國科學家人工合成牛胰島素1970年Temin等發(fā)現(xiàn)了從RNA→DNA反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，使中心法則更完善1961年以后Jacob、Nirenberg和Monod等取得三個有意義的進展：

1)證實了mRNA攜帶著DNA到蛋白質(zhì)合成機制所需要的信息

2)發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼

3)發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)依靠tRNA和核糖體的幫助翻譯第15頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三遺傳信息傳遞的中心法則

（centraldogma）DNAmRNA轉(zhuǎn)錄多肽鏈翻譯蛋白質(zhì)翻譯后加工DNA復制逆轉(zhuǎn)錄RNA復制第16頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第四階段：分子生物學高速發(fā)展時期1.1971年限制性內(nèi)切酶發(fā)現(xiàn)，DNA的分離成為可能第17頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2.直讀核苷酸序列方法

(1975年Sanger發(fā)明)第18頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三3.DNA體外重組技術

(1972年Berg發(fā)明)

第19頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1982年中國科學家人工合成酵母丙氨酸t(yī)RNA1985年Mullis建立PCR技術1981年T.Cech發(fā)現(xiàn)四膜蟲rRNA前體的自我拼接,稱為ribozyme.

第20頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三人類科學史上的三大工程人類基因組計劃曼哈頓原子計劃阿波羅登月計劃

1990年美國正式啟動人類基因組計劃。(humangenomeproject,HGP)

第21頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1999年7月我國得到完成人類3號染色體短臂上一個約30Mb區(qū)域的測序任務，該區(qū)域約占人類整個基因組的1%，簡稱1%項目。提前兩年于2001年8月26日,繪制完成“中國卷”，贏得了國際科學界的贊譽。

第22頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2003年4月美、英、日、法、德、中等國政府首腦聯(lián)名發(fā)表《六國政府首腦關于完成人類基因組序列圖的聯(lián)合聲明》。第23頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1997年英國愛丁堡羅斯林研究所首次育成克隆羊。

第24頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三水稻基因組（RiceGenome）2001年10月，中科院、科技部和國家計委聯(lián)合向全世界宣布，中國率先完成水稻（秈稻）基因組工作“框架圖”的繪制2002年4月5日，在Science雜志上以封面文章的形式發(fā)表。第25頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三**后基因組計劃（post-genomeproject）

又稱為功能基因組學（functionalgenomics）**蛋白質(zhì)組（proteome）計劃又稱為蛋白質(zhì)組學（proteomics）第26頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三**隨著許多新的RNA功能陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，2000年各國科學家提出了RNA組的研究，稱為RNA組學（RNomics）**生物信息學(bioinformatics)**系統(tǒng)生物學(systemsbiology)第27頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三二、DNA研究的臨床應用

1.疾病發(fā)病機理的研究

1）遺傳性疾病

基因變異或基因缺陷是疾病發(fā)生的根本原因如:鐮刀狀紅細胞性貧血的致病因素是由于珠蛋白第6位氨基酸由谷氨酸突變?yōu)槔i氨酸。

第28頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

如：心血管疾病

Ⅲ型高脂蛋白血癥的形成主要是由于ApoE基因中第112位和第158位的G和C發(fā)生變異，蛋白質(zhì)肽鏈上原來Arg變成Cys，失去與ApoE受體結(jié)合的能力，使血脂升高第29頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

2）腫瘤癌基因激活和抑癌基因失活→分化受阻→腫瘤細胞（永生型）如：上世紀70年代發(fā)現(xiàn)了癌基因（H-ras)與抑癌基因(Rb)。

第30頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

2.

疾病的基因診斷

DNA診斷：*快速DNA點雜交*限制性內(nèi)切酶酶譜分析法*DNA限制性片段長度多態(tài)性分析法（RFLP）*聚合酶鏈反應（PCR）產(chǎn)前診斷、植床前診斷

第31頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

ABKb123123Kb8.3hcs-L

6.7hcs-B5.8hcs-A3.8hGH-N3.0hGH-V1.2hHG-V25.021.817.914.8單純性生長激素缺乏癥(IGHD)(isolatedgrowthhormonedeficience)圖中A為BamHI酶解片段與hGHcDNA探針雜交放射自顯影圖

B為HindIⅢ酶解片段與hGHcDNA探針雜交放射自顯影圖

1為正常人.2為IGHD患者.3為雜合子DNA

hcs為人絨毛膜促乳素.hGH為人生長激素第32頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三父親母親孩子…GTCGTACGTGACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACACAGTACGATACGT……GTCGTACGTGACACACACACACACACACAGTACGATACGT…父親母親孩子46bp42bp40bp42bp42bp46bp40bp42bp40bpPCR結(jié)果的凝膠電泳：圖：某個CA2核苷酸重復的微衛(wèi)星在一個家系中的PCR檢測結(jié)果示意圖短串聯(lián)重復(shorttandemrepeat,STR)多態(tài)性分析第33頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三3.

疾病的預防與基因治療

1）采用基因工程產(chǎn)生疫苗藥物

2）基因治療第34頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三世界首例癌癥疫苗由美國Merck公司研制，專門針對人乳頭狀瘤病毒（HPV）的疫苗——“加德西”（Gardasil），2006年6月8日獲得美國FDA的上市批準。這是世界上第一個，也是惟一一個獲準上市的用來預防由HPV

6、11、16和18型引起的宮頸癌和生殖器官癌前病變的癌癥疫苗，保護率超過95%。

該癌癥疫苗的推出，將是人類首次真正嘗試通過疫苗將一種癌癥徹底消除。

德國科學家拉爾德·楚爾·豪森2008年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎第35頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三構件分子—核苷酸nucleotide核苷nucleoside

磷酸phosphate

堿基bases

戊糖pentose

嘧啶pyrimidine

嘌呤purine

核糖ribose

脫氧核糖deoxyribose

三、核酸的結(jié)構核酸（多核苷酸Polynucleotide)（一）分子組成第36頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1.含氮有機堿（1）嘧啶堿：胞嘧啶Cytosine

胸腺嘧啶Thymine

尿嘧啶Uracil

（2）嘌呤堿：腺嘌呤Adenine

鳥嘌呤Guanine

第37頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第38頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

堿基上有修飾：核苷的大寫字母前加上代表修飾基團的小寫字母右上方寫明堿基的第幾位

m2G表示2-N-甲基鳥苷

位置

m3227G表示N2，N2，7-三甲鳥苷

數(shù)量

S4U表示4-硫代尿嘧啶甲基(3)稀有堿基第39頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三R苷第40頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2.戊糖第41頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三順式腺苷反式腺苷3.核苷：C-N糖苷鍵

嘌呤堿N9嘧啶堿N1戊糖C1第42頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三**順式和反式構象的定義:

相對于糖的一部分,堿基沿糖苷鍵C’-N(對于嘧啶是N1,對嘌呤是N9)?？梢圆扇?種主要的取向,順式和反式構象。第43頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

假尿苷51’第44頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三4.

核苷酸第45頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1’2’3’4’5’第46頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第47頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三5’3’環(huán)核苷酸

cAMP、cGMP

表示磷酸與3’、5’核苷羥基相接

第48頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三（二）、游離核苷酸的功能

ATP、GTP、UTP、CTP參于代謝

5FU（5－氟尿嘧啶）抗癌藥物

6MP（6－巰基嘌呤）抗癌藥物

5’-碘脫氧尿苷治療病毒性心肌炎

AZT抗AIDS病毒（Azidothymidine疊氮基胸苷）

cAMP、cGMP第二信使

第49頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三（三）DNA的一級結(jié)構

1.DNA的一級結(jié)構是指脫氧核苷酸（堿基）在DNA分子中的排列順序

2.DNA分子中脫氧核苷酸的連接方式

3’，5’磷酸二酯鍵

3.直線形DNA有二個末端：

5’磷酸末端

3’羥基末端

第50頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

A.分子結(jié)構式

B．線條式

C．字母式第51頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1)端粒DNA的結(jié)構

真核生物線性染色體末端的DNA序列,稱為端粒。端粒DNA序列相當保守，端粒DNA的3’末端是由數(shù)百個串聯(lián)的重復序列，長5-10kb。重復序列由G-T豐富的6個核苷酸組成。人:5’-AGGGTTAGGGTT-------3’

4.端粒（telomere）DNA結(jié)構與功能

第52頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三熒光原位雜交顯示端粒和端粒序列第53頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三端粒的重復序列是由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色體末端。端粒酶是一種核糖核蛋白復合物，具有逆轉(zhuǎn)錄酶的性質(zhì)，以物種專一的內(nèi)在RNA為模板，把合成的DNA添加到染色體的3‘端。端粒起到細胞分裂計時器的作用，核苷酸復制和基因DNA每復制一次，端粒減少50-100bp，正常體細胞染色體缺乏端粒酶活性，故隨細胞分裂而變短，細胞隨之衰老。人的生殖細胞，部分干細胞染色體，腫瘤細胞和永生細胞系具有端粒酶活性。第54頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第55頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

2）端粒DNA的功能

a保證線性DNA的完整復制

b維持染色體的穩(wěn)定

c決定細胞的壽命第56頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2009諾貝爾生理學或醫(yī)學獎------

端粒酶（telomerase）ElizabethBlackburnJackSzostakCarolGreider第57頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1)DNA分子十分巨大，最小的DNA分子也包含有幾千bp，分子量在106以上。人類基因組含有約3.1647×109bp。5.DNA的一級結(jié)構特點第58頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第59頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

2)每一物種DNA都具有其特有的堿基組成3)有些堿基常被甲基修飾，稱為甲基化(methylation)第60頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三(1)細菌DNA甲基化①各種細菌都具有一定的甲基化模式，在DNA分子中平均1%的堿基被甲基化。②甲基化最多的是腺嘌呤和胞嘧啶第61頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三③細菌DNA甲基化作用的生物學意義

a.影響DNA的構象,影響蛋白質(zhì)與DNA的相互作用,以調(diào)節(jié)DNA復制、轉(zhuǎn)錄、修復、重組和包裝的過程。如：發(fā)生在-GATC-的腺嘌呤，于DNA

復制產(chǎn)生的錯誤堿基修復中起作用

b.多發(fā)生于內(nèi)切酶酶切位點，防止噬菌體入侵，是一種細菌自身保護機制。

第62頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三(2)真核細胞的DNA甲基化①真核細胞DNA中胞嘧啶甲基化最多，約5%,甲基化為5-甲基胞嘧啶，大多數(shù)甲基化發(fā)生在CpG重復序列中。②真核細胞中甲基化酶與去甲基化酶成雙成對存在，都對CpG二核苷酸序列有特異性，使甲基化與去甲基化成為可逆的生物學過程。第63頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三③多種基因的啟動子區(qū)和第一外顯子（60％）富含CpG，稱為CpG島，通常為非甲基化狀態(tài)。散在的CpG則為甲基化的。④DNA甲基化通常抑制基因表達，與人類發(fā)育和腫瘤疾病關系密切。

第64頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

**CpG島：在基因的末端通常存在一些富含雙核苷酸“CG”的區(qū)域，稱為“CpG島”

①通過分析5-甲基胞嘧啶在真核細胞基因組中的分布,發(fā)現(xiàn)CpG島的存在，這些區(qū)域是非甲基化的，通常為1-2kb，絕大多數(shù)在基因的5’末端。

第65頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三②在人類基因組內(nèi)，存在有近3萬個CpG島；在大多數(shù)染色體上，平均每100萬堿基含有5～15個CpG島，這些CpG島不僅是基因的一種標志，而且還參與基因表達的調(diào)控和影響染色質(zhì)的結(jié)構。

第66頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

6.DNA的一級結(jié)構的測定

1)雙脫氧末端終止法――Sanger法

2)

化學法――Maxan-Gilbert法第67頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三Sanger雙脫氧末端終止法測序的基本原理第68頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三Maxan-Gilbert化學法測序基本原理第69頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三DNA自動序列測定的基本原理第70頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第一步：加入復制終止劑熒光檢測探頭電泳，看誰跑得快第71頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第二步：熒光檢測第72頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三DNA全自動分析儀：ABIPrism?

3700型全自動遺傳分析儀安瑪西亞DNA序列分析系統(tǒng)型號：MegaBACE500/1000/4000

第73頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三（四）DNA的二級結(jié)構Dr.CrickDr.Watson第74頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1.DNA雙螺旋結(jié)構的提出

Watson和Crick在1953年提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構模型。這個模型不僅解釋了DNA的理化性質(zhì)，而且將結(jié)構與功能聯(lián)系起來，大大推動了分子生物學的發(fā)展。

第75頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三**雙螺旋提出的根據(jù)

1)DNA纖維晶體的x-衍射研究

1952年Wilkins等

2)Chargaff的堿基分析

A＝TG＝CA＋T／G＋C的比值不同來源DNA是不同的

3)

堿基和核苷酸的結(jié)晶學資料第76頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

Chargaff原則（1）不同種生物DNA分子中的核苷酸排列順序不同

（有種族特異性）（2）同種生物不同組織器官細胞中DNA分子的核苷酸排列順序相同

(無組織器官特異性)（3）某一特定生物，其DNA堿基組成恒定（4）任何生物DNA堿基組成都符合

A=T，G=C，A+G=T+C第77頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第78頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三a.DNA雙鏈反向平行

b.堿基配對

*A＝TG≡C*堿基是一個平面環(huán)分子。堿基平面垂直于螺旋軸*相鄰堿基相距0.34nm，每10個堿基旋轉(zhuǎn)1圈，雙螺旋螺距為3.4nm，相鄰兩個堿基正好相差3602.DNA的雙螺旋結(jié)構的特點：

1)B型DNA結(jié)構

第79頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第80頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

堿基配對結(jié)構基第81頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三c．在DNA雙螺旋分子上交替存在著大溝和小溝蛋白質(zhì)通過大溝和小溝識別堿基序列的特異性，其中大溝對于的識別、結(jié)合尤為重要。第82頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三d．維持雙螺旋的力量氫鍵堿基堆積力（basestackingforce）堿基平面疊在一起，存在VanderWaals力堿基疏水性，在雙螺旋內(nèi)部形成疏水的力量

離子鍵第83頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三3.DNA的右手螺旋和左手螺旋*DNA構象與核苷酸順序堿基組成有關并取決于環(huán)境條件（鹽類、相對濕度）

*主要構象類型：右手螺旋：A、B、C、D、E、T型DNA左手螺旋：Z型DNA第84頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三濕度和鹽類對DNA構象的影響多核苷酸鹽類相對濕度％構象類型Na+75ANa+92BLi+44CLi+66BT2噬菌體DNANa+60TDNA－RNA雜合鏈Na+33－92A天然RNA（逆轉(zhuǎn)錄病毒）Na+高達92ANa+43ZNa+高達92ALi+81B天然DNAPoly(dG-dC)第85頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第86頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

右手螺旋

1）B型生理條件下最普遍的形式

2）A型RNA雙螺旋及DNA－RNA

雜交鏈（空間位阻小，有利于轉(zhuǎn)錄）

3）C型線粒體DNA及一些病毒

4）D型、E型存在于噬菌體等生物中

第87頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

3.左手螺旋Z型DNA1)發(fā)現(xiàn):1979年A.Rich等人工合成六聚體

d（CGCGCG）單晶進行X－射線衍射分析，數(shù)據(jù)表明是Z型骨架,

左手雙螺旋DNA

2)Z－DNA的結(jié)構特點:

每個螺旋由12個堿基對構成，螺距

4.46nm，直徑1.8nm第88頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第89頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

b.脫氧胞苷的堿基取反式構象，脫氧鳥苷的堿基是順式。在Z－DNA中

G－C交替而出現(xiàn)順式和反式構象交替。使糖-磷酸的主鏈的走向呈“之”字型，這

樣Z-DNA主鏈呈鋸齒狀（Zig-Zag）走向。

c.大溝消失，小溝變深第90頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

d.體內(nèi)存在的Z-DNA序列特點:(1)DNA序列必須是嘌呤嘧啶交替排列如：CGCGCGGCGCGC(2)序列中必須有5-甲基胞嘧啶的存在

第91頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三E.與Z-DNA結(jié)合的特殊蛋白質(zhì)F．Z-DNA有利于DNA的負超螺旋打開G．抗Z-DNA抗體第92頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三3）Z-DNA的功能：①基因表達有關

Z-DNA抗體常常緊密地結(jié)合在染色體的疏松部位,增強轉(zhuǎn)錄活性的位點。

第93頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三②基因調(diào)控

Hochschild等報道,一旦發(fā)現(xiàn)細菌調(diào)控蛋白緊密結(jié)合于它的調(diào)控位點,就通過

RNA聚合酶來激活相關基因的表達,Z-DNA可能參與識別調(diào)控蛋白質(zhì)。

第94頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三③基因重組

Willia等做的黑粉菌實驗指出,Z-DNA

在基因重組中起非常重要的過渡作用.

在黑粉菌中有一種rec1酶能使染色體第一次配對后互相交換片段,在配對時由rec1酶使Z-DNA的雙鏈產(chǎn)生,并且這種酶與Z-DNA親和力比B-DNA高75

倍,Z-DNA與rec1酶緊密結(jié)合是這一時期的主要特征.第95頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三④疾病治療與新藥開發(fā)

Kim等研究表明,一種關鍵的痘病毒蛋白E3L蛋白(已知該蛋白是病毒摧毀動物細胞的防御系統(tǒng)所必需的)是通過

Z-DNA結(jié)合、干擾防御系統(tǒng)的運行來行使功能的。E3L是牛痘的致病蛋白質(zhì)之一，通過修飾該蛋白質(zhì)的活躍位點可以使其喪失功能。第96頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三表2右手螺旋與左手螺旋DNA分子的比較__________________________________________________項目A-DNAB-DNAZ-DNA__________________________________________________螺旋方向右旋右旋左旋每轉(zhuǎn)1圈堿基數(shù)1110．412螺旋直徑2.55nm2.37nm1.84nm螺距2.46nm3.32nm4.56nm堿基平面的傾角19olo9o大溝窄，很深寬，較深平小溝很寬，淺窄，較深很窄,深__________________________________________________第97頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三4.三螺旋DNA（HDNA）三螺旋DNA（triple-helicalDNA)

三鏈DNA（triplestrandsofDNA)

是一條DNA鏈在DNA的大溝與DNA

雙螺旋中的一條DNA鏈以氫鍵相結(jié)合形成的三股螺旋結(jié)構。

第98頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第99頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三1）三螺旋DNA結(jié)構：（1）三螺旋DNA是在DNA雙螺旋結(jié)構的基礎上形成的，三鏈區(qū)的三鏈均為同型嘌呤（homopurineHPU）或同型嘧啶(homopyrimidineHPY）第100頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

（2）

根據(jù)三條鏈組成及相對位置又可分為

Pu-Pu-Py（偏堿性介質(zhì)中穩(wěn)定）

Py-Pu-Py（偏酸性介質(zhì)中穩(wěn)定）（3）

鏈中的堿基配對方式兩個堿基符合

Watson-Crick堿基配對“-”，另個堿基按Hoogsteen模型“·”

即T·A-TC＋·G-C

(第三位上的“C”必須質(zhì)子化)A·A-T

第101頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第102頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三嘧啶核苷酸嘌呤核苷酸(a)嘧啶-嘌呤-嘧啶三螺旋DNA序列(b)三螺旋DNA結(jié)構示意圖ab第103頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2）生物學意義及應用：

(1)三螺旋DNA結(jié)構常位于DNA一些重要的部位。如復制的起始點或終點，轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)或調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點以及DNA重組位點，提示與這些功能相關。

(2)豐富了DNA結(jié)構學說第104頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三b.用寡聚DNA片段封閉轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合點關閉有害基因活病毒基因。（抗腫瘤，病毒，寄生蟲等）(3)基因治療中的應用

a.單鏈DNA片段可攜帶切割劑（核酸內(nèi)切酶，EDTA-Fe等）攜帶至DNA

的特定位點，選擇性切斷DNA。第105頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三5.四螺旋DNA1)發(fā)現(xiàn)在真核染色體末端含有一個富含G的單鏈DNA尾巴，它在體內(nèi)的超螺旋應力作用下，可自身回折形成HoogsteenG-G堿基對。兩個

DNA分子或染色體分子可彼此連接起來形成一個局部的四螺旋結(jié)構。第106頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第107頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2)四螺旋DNA的結(jié)構*四螺旋結(jié)構由多個G-四堿基體形成右手螺旋，每圈含13個四堿基體DNA。

*在四堿基體中，四條鏈以對稱和反對稱構象交替存在。第108頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第109頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三3)可能的生物學意義兩個DNA分子或染色體分子可彼此連接起來形成一個局部的四螺旋結(jié)構,這種結(jié)構可能起著穩(wěn)定染色體的作用

第110頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三（五）DNA超螺旋結(jié)構（三級結(jié)構）

1.DNA三級結(jié)構就是指雙螺旋DNA鏈進一步扭曲、盤旋形成超螺旋結(jié)構。

*超螺旋：負超螺旋（negativesupercoil）正超螺旋(positivesupercoil)第111頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三

2.生物體的閉環(huán)DNA都以超螺旋形式存在,如質(zhì)粒、病毒、線粒體的DNA

第112頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三（六）真核生物染色體DNA

真核生物DNA分子呈線狀，其超螺旋結(jié)構不同于上述環(huán)狀DNA。它們主要存在于染色體，以核小體的形式再進一步盤繞折疊。第113頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三*核小體Nucleosome1）核小體核心：組蛋白Histone八聚體

（H2A,H2B,H3,H4各兩分子）

1.75圈DNA超螺旋（146bp）

2）連接區(qū)：組蛋白H1

和20-80bpDNA雙螺旋第114頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三第115頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三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(jié)（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組裝第116頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三DNA的質(zhì)量、長度和濃度計算方法

1.長度0.34×bp=（nm)2.分子質(zhì)量660×bp=（dal)

3.濃度50×OD260nm=μg/ml

(光徑為1cm)第117頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三(七)DNA的變性、復性和雜交

1.變性（denaturation)1）概念：當DNA的二級結(jié)構和三級結(jié)構受到物理化學等因素的破壞而解體，其一級結(jié)構核苷酸間共價鍵并不斷裂，使配對堿基間氫鍵斷裂，有序的螺旋解離成無序單鏈的過程稱為變性。第118頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三**引起變性的因素：常見的有加熱、酸、堿、乙醇、丙酮、尿素、甲酰胺等作用，第119頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三2)變性過程中DNA物化性質(zhì)發(fā)生改變①

增色效應

(hyperchromiceffect)②浮力密度↑③黏度↓④旋光度變?、莩恋硭俣取?20頁，共136頁，2023年，2月20日，星期三3）DNA的熔解曲線(meltingcurve)①熔解溫度（meltingtemperature,Tm）通常將50%DNA