【文章內容簡介】 長守夜燈孤。 壺空怕酌一杯酒， 遲回寄雁無音訊， 筆下難成和韻詩。 久別離人阻路途。 途路阻人離別久， 詩韻和成難下筆， 訊音無雁寄回遲。 酒杯一酌怕空壺。 孤燈夜守長寥寂， 知心幾見曾來往， 夫憶妻兮父憶兒。 水隔山遙望眼枯。 核酸化學 三 DNA的三級結構 雙螺旋進一步扭曲 ,形成一種比雙螺旋更高層次的空間構象 。 包括：線狀 DNA形成的紐結 、 超螺旋和多重螺旋 、 環(huán)狀 DNA形成的結 、 超螺旋和連環(huán)等 ,其中超螺旋是最常見的三級結構 。 核酸化學 核酸化學 ? 生物體內有些 DNA是以雙鏈環(huán)狀 DNA的形式存在，包括： 某些病毒 DNA 某些噬菌體 DNA 某些細菌染色體 DNA 細菌質粒 DNA 真核細胞中的線粒體 DNA、葉綠體 DNA 核酸化學 ? 環(huán)形 DNA的不同構象 ? 松馳環(huán)、解鏈環(huán)、負超螺旋 ? （ 1） 松弛環(huán)形 DNA 線形 DNA直接環(huán)化 （ 2） 解鏈環(huán)形 DNA 線形 DNA擰松后再環(huán)化 核酸化學 ? （ 3） 正超螺旋與負超螺旋 DNA 線形 DNA擰緊或擰松后再環(huán)化，成為超螺旋結構。 繩子的兩股以右旋方向纏繞，如果在一端使繩子向纏緊的方向旋轉，再將繩子兩端連接起來，會產(chǎn)生一個左旋的超螺旋，以解除外加的旋轉造成的脅變，這樣的超螺旋叫 正超螺旋。 如果在繩子一端向松纏方向旋轉，再將繩子兩端連接起來，會產(chǎn)生一個右旋的超螺旋，以解除外加的旋轉所造成的脅變，這樣的超螺旋稱 負超螺旋 。 核酸化學 DNA超螺旋結構的形成 核酸化學 超螺旋狀態(tài)的定量描述 公式 1： L=T+W L——連環(huán)數(shù)（ linking number）， DNA雙螺旋中一條鏈以右手螺旋與另一條鏈纏繞的次數(shù)。 T——DNA分子中的螺旋數(shù)（ twisting number） W——超螺旋數(shù)或纏繞數(shù)（ writhing number） L=25,T=25,W=0 松弛環(huán)形 1 15 20 10 5 23 L=23,T=25,W=–2負超螺旋 1 21 4 8 23 16 13 核酸化學 L=25,T=25,W=0 松弛環(huán)形 1 15 20 10 5 23 L=23,T=23,W=0 解鏈環(huán)形 1 5 10 15 20 23 1 5 10 15 20 25 L=23,T=25,W=–2負超螺旋 1 21 4 8 23 16 13 1 5 10 15 20 23 右手旋轉擰松兩匝后的線形 DNA DNA超螺旋的形成 超螺旋的拓撲學公式： L=T+W 或 ?=?+? 核酸化學 DNA超螺旋結構形成的意義 ? 使 DNA形成高度致密狀態(tài)從而得以裝入核中； ?推動 DNA結構的轉化以滿足功能上的需要 。 如負超螺旋分子所受張力會引起互補鏈分開導致局部變性 ， 利于復制和轉錄 。 核酸化學 DNA在真核生物細胞核內的組裝 核小體 (nucleosome)： 由 DNA和組蛋白構成。 ?DNA：以超螺旋纏繞在 組蛋白八聚體上 ?組蛋白核心：H2B ,H2A ,H3 ,H4各兩分子對稱聚集成組蛋白八聚體 ?H1組蛋白在核小體之間 核酸化學 組蛋白與 DNA的結合 組蛋白與 DNA 的結合 核酸化學 染色體包裝的結構模型 多級螺旋模型 壓縮倍數(shù) 7 6 40 5 （ 8400） DNA → 核小體 → 螺線管 → 超螺線管 → 染色單體 2nm 10nm 30(10)nm 400nm 2~10μm 一級包裝 二級包裝 三級包裝 四級包裝 核酸化學 真核 雙鏈線性 DNA（ dsDNA） 核酸化學 核酸化學 第四節(jié)、 DNA與基因組 DNA Transcription RNA （ mRNA、 tRNA、 rRNA） Translation Protein 基因 基因 是 DNA片段的核苷酸序列， DNA分子中最小的功能單位。 結構基因 調節(jié)基因 基因組 （一） DNA與基因 (gene) （ genome） ：某生物體（完整單倍體）所含全部基因的總和。 核酸化學 bp（堿基對 ） 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 人 兩棲類 魚類 藻類 酵母 細菌 病毒 質粒 各種細胞、病毒和細菌質粒中基因組的大小 核酸化學 （二）原核生物基因組的特點 1. DNA大部分為結構基因，每個基因出現(xiàn)頻率低。 2. 功能相關基因串聯(lián)在一起，并轉錄在同一 mRNA中。 。 A B C D E F G 核酸化學 （三）真核生物基因組的特點 1. 重復序列 單拷貝序列 ：在整個 DNA中只出現(xiàn)一次或少數(shù)幾次，主要為編碼蛋白質的結構基因。 中度重復序列 ：在 DNA中可重復幾十次到幾千次。 高度重復序列 ：可重復幾百萬次 高度重復序列一般富含 AT或 GC，富含 AT的在密度梯度離心時在離心管中形成的區(qū)帶比主體 DNA更靠近管口；富含 GC的更靠近管底，稱為 衛(wèi)星 DNA（ satellite DNA） 富含 AT 富含 GC 主體 DNA 核酸化學 2. 有斷裂基因 mRNA 1 872bp 內含子（ intron)：基因中不為多肽編碼，不在 mRNA中出現(xiàn)。 A B C D E G 7 700bp F 外顯子（ exons）：為多肽編碼的基因片段。 ：由于基因中內含子的存在。 例外 ：組蛋白基因 (histongene)和干擾素基因 (interferon gene)沒有內含子。 transcription 核酸化學 DNA的功能 DNA的基本功能是以 基因 的形式荷載遺傳信息 ， 并作為基因復制和轉錄的模板 。 它是生命遺傳的物質基礎 ， 也是個體生命活動的信息基礎 。 基因從結構上定義 ， 是指 DNA分子中的特定區(qū)段 ， 其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能 。 核酸化學 第五節(jié) RNA的結構與功能 ——RNA分子是含短的不完全的螺旋區(qū)的多核苷酸鏈。 核酸化學 ?信使 RNA（ messenger RNA， mRNA）：在蛋白質合成中起模板作用； ?核糖體 RNA（ ribosomal RNA， rRNA）：與蛋白質結合構成核糖體（ ribosome） ,核糖體是蛋白質合成的場所； ?轉移 RNA（ transfer RNA， tRNA）：在蛋白質合成時起著攜帶活化氨基酸的作用。 核酸化學 RNA的一級結構 RNA分子中各核苷酸之間的連接方式 （ 3180。5180。磷酸二酯鍵 ） 和排列順序叫做RNA的一級結構 OH OH OH 5180。 3180。 RNA與 DNA的差異 DNA RNA 糖 脫氧核糖 核糖 堿基 AGCT AGCU 不含稀有堿基 含稀有堿基 核酸化學 RNA的結構特點 ? RNA是單鏈分子 ， 因此在 RNA分子中 ， 嘌呤的總數(shù)不一定等于嘧啶的總數(shù) 。 ? RNA分子中 ， 部分區(qū)域也能形成雙螺旋結構 ，不能形成雙螺旋的部分 ， 則形成單鏈突環(huán) 。 這種結構稱為 “ 發(fā)夾型 ” 結構 。 ? 在 RNA的雙螺旋結構中 ， 堿基的配對情況不象DNA中嚴格 。 G 除了可以和 C 配對外 ， 也可以和 U 配對 。 GU 配對形成的氫鍵較弱 。 不同類型的 RNA, 其二級結構有明顯的差異 。 ? tRNA中除了常見的堿基外 ， 還存在一些 稀有堿基 ， 這類堿基大部分位于突環(huán)部分 . 核酸化學 核酸化學 一、 tRNA (轉移 RNA,Transfer RNA) 占 RNA總量的 15％ 一種氨基酸對應最少一種 RNA ?分子量 25000左右，大約由 70－ 90個核苷酸組成，沉降系數(shù)為 4S左右。 ?分子中含有較多的修飾成分。 ?339。末端都具有 CpCpAOH的結構。 核酸化學 * tRNA的一級結構特點 ? 含 10~20% 稀有堿基，如 DHU ? 3180。末端為 CCAOH ? 5180。末端大多數(shù)為 G ? 具有 T?C N HN HOOHHHH雙氫尿嘧啶 (DHU) 假尿嘧啶 (?) 次黃嘌呤 (I) 核酸化學 DNA的雙螺旋結構的形成 5180。 3180。 5180。 3180。 5180。 3180。 5180。 3180。 磷酸 核糖 堿基 TA堿基對 CG堿基對 核酸化學 雙螺旋結構模型 (BDNA) （ 1）反平行雙鏈：脫氧核糖 磷酸骨架位于外側，堿基對位于內側 （ 2）堿基互補配對： AT配對（兩個氫鍵）， GC配對（三個氫鍵）；堿 基對平面垂直縱軸 （ 3）右手雙螺旋：螺距為 nm，直徑為 nm， 10bp/圈 （ 4）表面功能區(qū)：小溝較淺；大溝較深，是蛋白質識別 DNA堿基序列 的基礎 （ 5）維持結構穩(wěn)定的力量：氫鍵維持雙鏈橫向穩(wěn)定，堿基堆積力維持 螺旋縱向穩(wěn)定 核酸化學 tRNA分子量為 4S， 1965年 Holley 測定 AlatRNA一級結構，提出三葉草二級結構模型。 主要特征 ： ； 3′端有 CCAOH的共有結構； （ D）； mRNA相互作用； ； TψC 序列； 。 tRNA 的結構 核酸化學 (1)氨基酸接受區(qū) 包含有 tRNA的 3’ 末端和 5’ 末端， 3’ 末端的最后 3個核苷酸殘基都是 CCA， A的 OH可與氨基酸成酯，該區(qū)在蛋白質合成中起攜帶氨基酸的作用。 (2)反密碼區(qū) 與氨基酸接受區(qū)相對的一般含有 7個核苷酸殘基的區(qū)域，其中正中的 3個核苷酸殘基稱為反密碼 子 (3)二氫尿嘧啶區(qū) 該區(qū)含有二氫尿嘧啶。 (4) T?C區(qū) 該區(qū)與二氫尿嘧啶區(qū)相對，各種 tRNA在此區(qū)均含有 T?C。 (5)可變區(qū) 位于反密碼區(qū)與 T?C區(qū)之間，不同的 tRNA該區(qū)變化較大。 核酸化學 酵母 tRNA Ala 的二級結構 DHU環(huán) I G C 反密碼子 反密碼環(huán) 氨基酸臂 可變環(huán) TψC環(huán) C C A Ala 3180。 5180。 核酸化學 tRNA的三級結構 在三葉草型二級結構的基礎上 ，突環(huán)上未配對的堿基由于整個分子的扭曲而配成對 ， 目前已知的tRNA的三級結構均為 倒 L型 。 核酸化學 * tRNA的功能： 活化 、 搬運氨基酸到核糖體 ，參與蛋白質的翻譯 。 核酸化學 分子較小，含較多的稀有堿基和非標準堿基配對 5’端一般為鳥嘌呤核苷酸， 3’端為 CCAOH3’。 二級結構為“三葉草”型（ clover