2.2 DNA结构与功能

2019/2/24

2.2

DNA的结构与功能

Dimensional 微信群的名字 Structure and Function of

DNA



DNA的空间结构(spatial structure)

构成DNA的所有原子在三维空间

的相对位置关系。

DNA的空间结构又分为二级结构

(condarystructure)和高级结构。

目地产设计 录

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•DNA的二级结构-双螺旋结构

–DNA双螺旋结构含糊的近义词 的研究背景和历史意义

–DNA双螺旋名人散文 结构模型要点

•DNA的超螺旋结构及其在染表达孤独的诗句 色质中的组装

–DNA的超螺旋结构

–原核生物DNA的高级结构

–DNA在真核生物细胞核内的组装

•DNA的功能

一、DNA的二级结构

——双螺旋结构

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（一）DNA双螺旋结构的实验基础

Chargaff规则



不同生物种属的DNA的碱基组成不同



同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成

相同



对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随

年龄、营养状态和环境而变化



[A] = [T]，[G] = [C]

碱基的理化数据分析：

A-T及G-C氢键配对较合理

获得了高质量的DNA分子的X射线衍射照片。

提出了DNA分子双螺旋结构(doublehelix)模型。

目录

目录

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（二）DNA双螺旋结构模型要点

1.DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成

两条多聚核苷酸链在冬季食疗养生 空间的走向呈反向平行(anti-

parallel)。两条链中一条链的5→3方向是自上而下，

而另一条链的5→3方向是自下而上。

两条链围绕着同一个螺旋轴形成右手螺旋(right-

handed)的结构。

双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm。相

邻碱基平面距离0.34nm，一圈10.5对碱基。

目录

2. 核糖与磷酸位于外侧，含氮碱基位于内侧。

脱氧核糖和磷酸基团组成的亲水性骨架位于双螺

旋结构的外侧，疏水的碱基位于内侧。

双螺旋结构的表面形成了大沟(majorgroove)和

小沟(minorgroove)。大沟小沟相间隔排列。大

沟和小沟是被蛋白质识别、结合的位点。

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DNA双螺旋结构的示意图

DNA双螺旋结构的俯视图

目录

3. DNA双链之间形成了互补碱基对

碱基配对关系称为互补碱基对

(complementarybapair)。

DNA的两条链则互为互补链

(complementarystrand)。

碱基对平面与螺旋轴垂直。

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

碱屏幕纯色测试 基互补配对: 鸟嘌呤/胞嘧啶

目录



碱基互补配对: 腺嘌呤/胸腺嘧啶

目录

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4. 碱基对的疏水作用力和氢键共同花木兰歌词 维持着DNA

双螺旋结构的稳定

相邻两个碱基对会有重叠，产生了疏水性的

碱基堆积力(bastackinginteraction)。

碱基堆积力和互补碱基对的氢键共同维系着

DNA结构的稳定。



碱基堆积作用力

目录

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（三）DNA双螺旋结构的多样性

目录

二、DNA的高级结构是超螺旋结构

超螺旋结构(supe美容洗脸手法教程 rhelix或supercoil)

DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。

正超螺旋(positive supercoil)

盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。

负超螺旋(negative supercoil)

盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。

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（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构

原核生物DNA多为环状的双螺旋分子，以

负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个

负超螺旋形成。

（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高

度有序致密结构

真核生物DNA以非常有序的形式存在于细胞

核内。

在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的

染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期，

则形成高度致密的染色体(chromosome)。

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

真核生物DNA染色质的电镜图像

DNA染色质呈现出的串珠样结构。

染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。

目录

核小体的组成：

DNA：约200bp

组蛋白：H1

H2A，H2B

H3

H4

目录

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

核小体串珠样的结构

H2AH4

DNA双链

H1

H2BH3

核小体连接区

m

n

5

.

5

11 nm

核小体核心颗粒

目录



双链DNA的折叠和组装

双链DNA

第一层次折叠

核小体构成

第二层次折叠

m

n

0

染色质纤维空管

3

截面图

第三层次折叠

目录

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第三层次折叠

m

n

0

染色质纤维

0

3

第四层次折叠

1.4 m

核基质

形成染色体

截面图

DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，

形成染色体，组装在直径只有数微米的细胞核内。

目录



真核生物的染色体

两个功能区：

端粒(telomeres):染色体

末端膨大的粒状结构，由

染色体末端DNA（端粒

DNA）与DNA结合蛋白构

成。与染色体结构的稳定

性、完整性以及衰老和肿

瘤的发生发展相关。

着丝粒（centromere）:

两个染色单体的连接位点，

富含A、T序列。细胞分裂

时，着丝粒可分开使染色

体均等有序地进入子代细

胞。

目录

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三、DNA是遗传信息的物质基础

DNA是生物遗传信息的载体，并为基因复制和转录

提供了模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生

命活动的信息基础。

基因是携带遗传信息的DNA片段，它们的序列信息

意义及其在DNA整个分子上的排布特点将在第十三

章详述。

DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗

传的相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性

的特点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变

迁，为自然选重阳节的诗词 择提供机会。

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