核酸-DNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（生物化學(xué)課件）

DNA的二級結(jié)構(gòu)2DNA的二級結(jié)構(gòu)1DNA的雙螺旋(doublehelix)結(jié)構(gòu)◆Watson和Crick于1953提出。3TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"

FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkins

1/3oftheprize

1/3oftheprize

1/3oftheprizeUnitedKingdomUSAUnitedKingdomandNewZealandMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomHarvardUniversity

Cambridge,MA,USALondonUniversity

London,UnitedKingdomb.1916

d.2004b.1928b.1916

(inPongaroa,NewZealand)

d.20044◆要點

兩條反向平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸相互纏繞:一條鏈5

→3

，另一條鏈的走向3

→5

。

兩條鏈均為右手螺旋。雙螺旋結(jié)構(gòu)上有二條螺形凹溝,一條較深,一條較淺。較深的溝稱大溝,較淺的稱小溝。大溝的寬度為1.2nm,深度為0.85nm,小溝的寬度為0.6nm，深度為0.75nm。56

雙螺旋內(nèi)側(cè):嘌呤與嘧啶堿基，外側(cè):磷酸和核糖，構(gòu)成DNA的骨架.

鏈間的堿基依靠氫鍵按A=T，G≡C配對形成堿基對(Basepair，bp)。所形成的堿基平面與縱軸垂直，糖環(huán)的平面則與縱軸平行。78

多核苷酸鏈的方向取決于核苷酸間磷酸二酯鍵的走向。習(xí)慣上以3

→5

為正向。

DNA二級結(jié)構(gòu)呈螺旋上升，旋轉(zhuǎn)過程中每10個核苷酸旋轉(zhuǎn)一圈，螺旋上升一圈，10個核酸上升34?

(3.4nm），每個核苷酸上升3.4?(即相鄰堿基平面的垂直距離),螺旋的半徑10?(直徑20?)934?

10?3.4?

10112DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素◆堿基堆積力

主要的穩(wěn)定因素；

堿基堆積形成疏水核心,產(chǎn)生堿基間的范德華引力(堿基堆積力是由于芳香族堿基的π電子之間相互作用而引起的DNA分子中堿基層層堆積).

核心內(nèi)幾乎沒有游離水分子，使互補的堿基之間形成氫鍵。12◆堿基對之間的氫鍵：比堿基堆積力弱但量大.GC對含量越多,DNA越穩(wěn)定。◆染色體中的組蛋白、介質(zhì)中的陽離子可與磷酸殘基上的負(fù)電荷間形成離子鍵,減少DNA兩鏈間的由于磷酸殘基帶負(fù)電荷所產(chǎn)生的靜電斥力◆堿基處于雙螺旋內(nèi)部的疏水環(huán)境中,避免遭到水溶性活性小分子的攻擊.13DNA的一級結(jié)構(gòu)15

DNA的一級結(jié)構(gòu)(共價結(jié)構(gòu))1概念：指組成核酸的核苷酸排列順序。2脫氧核苷酸(dNMP)間的連接方式以磷酸二酯鍵連接的，即由一個dNMP的脫氧糖中的5

位上的磷酸與另一個dNMP的脫氧核糖中的3

位上的羥基形成3

、5

-磷酸二酯鍵16

TheNobelPrizeinChemistry1980"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtorecombinant-DNA""fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"

PaulBergWalterGilbertFrederickSanger

1/2oftheprize

1/4oftheprize

1/4oftheprizeUSAUSAUnitedKingdomStanfordUniversity

Stanford,CA,USAHarvardUniversity,BiologicalLaboratories

Cambridge,MA,USAMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1926b.1932b.19181718193DNA一級結(jié)構(gòu)的表示方式

◆線條式縮寫

◆文字式縮寫

◆堿基符號表示法

方向:

◆從左向右,

◆

5

→3

（磷酸二酯鍵走向：3

→5

)

(也適用于RNA)2021線條式文字式5′3′堿基符號

…ATCG…

(d)3′DNA的組成一、DNA的基本結(jié)構(gòu)單位是脫氧核糖核苷酸二、脫氧核糖核苷酸由堿基、戊糖、磷酸組成脫氧核糖核苷酸由堿基(base)、戊糖(pentose)和磷酸3種成分以共價鍵依次連接而成。DNA的化學(xué)組成

元素組成C、H、O、N、P（9%~10%）

分子組成——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(pentose)：脫氧核糖——磷酸(phosphate)DNA脫氧核糖核苷酸磷酸脫氧核苷核酸酶水解核苷酶脫氧核糖堿基戊糖嘌呤嘧啶（一）DNA中的堿基分為嘧啶堿和嘌呤堿兩類DNA中常見的4種堿基嘌呤(purine)腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)堿基:嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)DNA嘌呤m7G7-甲基鳥嘌呤N6-m6AN6-甲基腺嘌呤嘧啶m5C5-甲基胞嘧啶hm5C5-羥甲基胞嘧啶DNA中部分稀有堿基（二）脫氧核糖核苷酸中的戊糖是脫氧核糖脫氧核糖核苷酸：β-D-2

-脫氧核糖

戊糖（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)H（三）堿基和戊糖縮合成脫氧核糖核苷酸1.

堿基和戊糖縮合成核苷

β-N-糖苷鍵

2.糖苷鍵是可以旋轉(zhuǎn)堿基位置存在順式和反式結(jié)構(gòu)

反式胞嘧啶脫氧核苷脫氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP

脫氧核苷和磷酸以磷酸酯鍵連接形成脫氧核苷酸。

（四）脫氧核糖核苷與磷酸以酯鍵連接成核苷酸

腺嘌呤脫氧核苷一磷酸dAMP

三、脫氧核糖核苷酸通過3

,5

-磷酸二酯鍵連接成多聚脫氧核糖核苷酸（一）3

,5