1 / 36

第三章 遗传物质的分子基础 —— DNA 及染色质

第三章 遗传物质的分子基础 —— DNA 及染色质. 本章重点. 1 、 DNA 的结构特征 2 、 DNA 的变性、复性及应用. ▲ 1928 Griffith 1944 Avery O.T. RII DNA SIII. RNA is genetic material also. Tobacco Mosaic Virus (TMV). 第一节 DNA 是主要的遗传物质. DNA is a main genetic material.

meara
Download Presentation

第三章 遗传物质的分子基础 —— DNA 及染色质

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第三章遗传物质的分子基础——DNA及染色质

  2. 本章重点 • 1、DNA的结构特征 • 2、 DNA的变性、复性及应用

  3. ▲ 1928 Griffith 1944 Avery O.T RII DNA SIII • RNA is genetic material also Tobacco Mosaic Virus (TMV) 第一节 DNA是主要的遗传物质 • DNA is a main genetic material ▲ 1952 Hershey lambdar phage cycle ▲ Watson & CrichDNA double helix

  4. Purin (pu) Pyrimidine (py) (A) (T)/ (U) (G) (C) 第二节 DNA的分子组成与结构 • DNA (deoxyribonucleic acid)   Nucleotide (Nt) basic unit Nucleoside (Ns) Mono-phosphate (Mp) Base Deoxy-ribose ( Ribose )

  5. 一、DNA分子基本单位－－核苷酸 碱基 磷酸 脱氧 核糖 Nucleotide (Nt)

  6. 二、DNA的一级结构 • 核酸链的简写式 5 ’ pＡＣＴＴＧＡＡＣＧ3’

  7. A + G / T + C = 1 A+T = G + C 三、DNA的二级结构 1、 DNA双螺旋结构模型(DNA Double Helix Model) 1950. Chargaff   Rich AT form & rich GC form 1952.Alexander Todd  3’, 5’ phosphodiester bond Nt~~Nt ~~Nt~~Nt~~Nt

  8. 1952. King’s Lab. UK M. H. F. Wilkins & Rosalind Frankin X~ray photograph of DNA with high quality

  9. DNA的双螺旋结构 （1953～2003） J.D.Watson F.H.C.Crick • 核酸的分子结构及其在遗传信息传递中的作用

  10. 2、DNA双螺旋的结构特点 1 、主链： 两条长链反向平行螺旋而成 螺旋直径为2 nm 2 、碱基对：A→T G→C 3、 螺距：为3.4 nm 4、 大沟、小沟 Right handed B-form DNA Double helix Model

  11. 3、影响双螺旋结构稳定性的因素 碱基堆积的棒状实体 l⑴ 磷酸酯键(phosphoester bond 80~90 kc / mol) 强键, 需酶促解链 l⑵氢键(Hydrogen bond 4~6 kc / mol) 弱键，可加热解链 氢键堆积，有序排列(线性, 方向)

  12. l⑶碱基堆积力(非特异性结合力) ☆ ①磷酸骨架, 氨基, 酮基周围水分子间的有序排列 ☆② Van de waals force (1.7A °/ 嘌呤环与嘧啶环作用半径) 3.4A° (0.34 nm/碱基对间距) ☆ ③疏水作用力 (Hydrophobic interaction)

  13. 小沟 大沟 l⑷ 磷酸基团间的静电斥力 ★0.2 mol / LNa+生理盐条件 消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力

  14. Z-DNA Z-DNA B-DNA A-DNA DNA二级结构的多态性

  15. DNA的超螺旋结构 某种因素的影响下，正常B-DNA分子双螺旋额外少转或多转几圈，使每圈的碱基对数目大于或小于10，DNA分子双螺旋空间改变，分子内产生额外张力。 DNA分子产生扭曲，缓解张力，造成超螺旋结构（supercoil） 负向超螺旋、正向超螺旋

  16. 超螺旋结构的生物学意义 反映DNA结构的多样性，介导DNA结构的 变化，为其功能发挥提供条件； DNA复制、重组，以及基因的表达调控； 使DNA形成高度紧密的状态，得以容纳在有效空间。

  17. 第三节 DNA分子变性( DNA denaturation ) DNA变性：天然的有规则的双链DNA分子，在被加热或 某些试剂的作用下，氢键和碱基堆积力受到 破坏，逐步变为单链线状的过程，又称熔解。 ● D.S. DNA S.S. DNA ( 加温, 极端pH, 尿素, 酰胺 )

  18. 变性过程的表现 ☆ S.S.DNA沉降速度加快 ☆S.S.DNA分子的A 260 nm UV值上升 ☆增色效应( Hyperchromicity )： 指由DNA变性而引起的光吸收值的增加。

  19. rich AT rich AT l增色效应的跳跃现象( Jump of Hyperchromicity ) 高分子量的DNA分子在热变性过程中, 富含AT区域首先发生 变性, 然后逐步扩展, 表现增色效应的跳跃现象, 使变性过程加快.

  20. 熔解温度（Tm）： 50％的DNA双螺旋结构被破坏的温度，一般在85－95°C. ● 影响 Tm值的因素 1、 DNA分子的碱基组成 GC%愈高 → Tm值愈大 ， GC%愈低 → Tm 值愈小 ☆ GC%含量相同的情况下 AT形成变性核心，变性加快，Tm 值小

  21. 尿素，酰胺与碱基间形成氢键 改变碱基对间的氢键 Tm 值 可降至40℃左右 2、DNA分子的长度 ☆ 大片段D.S. DNA分子之间比较 片段长短对Tm值的影响较小, 与组成和排列相关 ☆ 小于100bp 的 D.S DNA分子比较 片段愈短， 变性愈快，Tm值愈小 3、 变性液中含有尿素，酰胺等

  22. 4、DNA溶液的离子强度（盐浓度的影响） 单链DNA主链的磷酸基团 负电荷的静电斥力 两条单链DNA的分离 Na+在磷酸基团周围形成的电子云 对静电斥力产生屏蔽作用 减弱静电斥力

  23. 5、pH 值（极端pH条件的影响） pH ~ 12 酮基 → 烯醇基 改变氢键的形成与结合力 NH2 → NH2+ (质子化) pH ~ 2-3 一切减弱氢键、碱基堆积力的因素 均将使Tm 值降低

  24. 第四节 DNA 分子的复性(anneal or renaturation) • DNA复性： 变性的单链DNA在一定的条件下又恢 复为原天然双链DNA的过程，也叫退火。 Denaturation ▲ D.S DNA S.S DNA ▼ Renaturation 复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞 ( Depends on the collision of complementary S.S. DNA )

  25. 1、 阳离子浓度（盐浓度） 0.18 ~ 0.2M Na+可消除polydNt 间的静电斥力 2、复性反应的温度 Tm -25℃ ( 60- 65℃) 以消除S.S. DNA 分子内的部分二级结构（氢键） 3、 S.S. DNA分子的长度 S.S. DNA愈长 → 分子扩散愈慢 → 复性愈慢 S.S. DNA愈短 → 分子扩散愈快 → 复性愈快 • 影响DNA复性过程的因素 ：

  26. 影响DNA复性过程的因素 ： 4、S.S, DNA 的初始浓度 C0 5、DNA 分子中, dNt 的排列状况 (随机排列, 重复排列)

  27. 3’-ATCTATGCTGTCAT-5’ 3’-ATCTATGCTGTCAT-5’ 5‘-TAGATACGACAGTA-3’ 5‘-TAGATACGACAGTA-3’ 3’-ATATATATATAT-5’ 5‘-TATATATATATA-3’ 3’-ATATATATATAT-5’ 3’-ATATATATATAT-5’ 5‘-TATATATATATA-3’ 5‘-TATATATATATA-3’ 3’-ATATATATATAT-5’ 5‘-TATATATATATA-3’

  28. 复性的过程 单链DNA彼此不断随机碰撞，具互补关系的部位进行碱基配对，产生短的双螺旋区； 双螺旋区沿着两条单链配对延伸形成双链DNA分子； DNA复性服从化学动力学的二级反应

  29. 六、DNA的分子杂交（hybridization） • DNA的分子杂交： 不同来源的DNA变性后，混合一起，含有碱基互补配对的序列，在一定条件下退火形成杂合双链结构的过程。 • 杂交方法： Southern杂交、Northern杂交、dot bloting • 作用： 基因鉴定 鉴别 识别亲缘关系远近

  30. 第五节 DNA与染色质 Histone octamer

  31. 压缩7倍 核小体 DNA 压缩6倍 螺线管 压缩40倍 超螺线管 压缩5倍 染色单体 参见书P30图3-3 共计压缩8400倍

  32. 压缩7倍 核小体 DNA 压缩6倍 螺线管 压缩40倍 histone 超螺线管 chromatin 压缩5倍 染色单体 共计压缩8400倍 DNA double helix

  33. Summary • DNA是主要的遗传物质 • DNA的基本组成成分 • DNA的一级和二级结构 • DNA在体内稳定存在的因素 • DNA的变性和复性，核酸分子杂交 • DNA双螺旋分子到染色质的组装

More Related