核酸的结构与功能(二)

二、DNA的结构与功能

(一)DNA碱基组成规律-Chargaff法则

1.DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的分子数相等。

2.DNA的碱基组成具有种属特异性。

3.DNA的碱基组成无组织或器官特异性。

4.生物体内的碱基组成一般不受年龄、生长状况、营养状况和环境等条件的影响。

5与生物遗传特性有关。

(二)DNA的一级结构是指核酸分子中核苷酸的排列顺序及其连接方式。又指其碱基排列顺序,即DNA序列。

(三)DNA双螺旋结构特点

1.DNA分子由两条相互平行,但走向相反(一条链为3′-5′,另一条链为5′-3′)的脱氧多核苷酸链组成;两条链以脱氧核糖和磷酸形成的长链为基本骨架,以右手螺旋方式绕同一中心轴盘绕成双螺旋结构。

2.双螺旋DNA链中,脱氧核糖与磷酸是亲水的,位于螺旋的外侧,而碱基是疏水的,处于螺旋内部;链间形成氢键,使两条链的碱基相互配对,从而起到稳定螺旋的作用。

3.A-T,G-C,前者间形成两个氢键,后者间形成三个氢键。

(三)DNA双螺旋结构特点

4.每个碱基对的两碱基处于同一平面,该平面垂直于双螺旋的中心轴。

5.每两个相邻碱基对平面之间的距离是0.34nm;螺旋每转一圈的螺距为3.4nm,每个旋距内含10个碱基对。

6.碱基可以在多核苷酸链中以任何排列顺序存在。

7.堆积力是碱基对之间在垂直方向上的相互作用,碱基堆积力可使碱基缔合、层层堆积,分子内部形成疏水核心,碱基堆积力对维持DNA的二级结构起主要作用。

(四)DNA高级结构

1.DNA双螺旋进一步盘曲形成更加复杂的结构称为DNA的三级结构,即超螺旋结构。

2.闭环DNA都以超螺旋形式存在,如细菌质粒、一些病毒、线粒体的DNA。

3.真核生物染色体DNA成线性,其三级结构是DNA双链进一步盘绕在以组蛋白(H2A,H2B,H3,H4分子)为核心的结构表面构成核小体。

4.核小体是染色质的基本组成单位。

5.超螺旋意义

①超螺旋DNA比松弛型DNA更紧密,体积变得更小,对包装过程更为有利;②超螺旋能影响双螺旋的解链程序,影响DNA分子与其他分子相互作用。

(五)DNA的功能

1.DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板。

2.它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动的信息基础。

3.基因从结构上定义,是指DNA分子中的特定区段,其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。

(六)DNA变性1.DNA变性

(一)DNA变性是二级结构的破坏,碱基对氢键断开,碱基堆积力遭到破坏,但不伴随共价键的断裂,这有别于DNA一级结构破坏引起的DNA降解过程。

(二)DNA变性后:黏度降低,浮力密度增加,核酸分子中碱基杂环的共轭双键,使核酸在260nm波长处有特征性光吸收。

(三)变性DNA在波长260nm的光吸收增强,称为增色效应。

(四)DNA的变性发生在一定的温度范围内,这个温度范围的中点称为融解温度,用Tm表示。

(五)当温度达到融解温度时,DNA分子内50%的双螺旋结构被破坏。

(六)DNA分子的GC含量越高,Tm值也越大。

(七)Tm值还与DNA分子的长度有关,DNA分子越长,Tm值越大。

(八)溶液离子浓度增高也可以使Tm值增大。

2.DNA复性

(一)分离的DNA双链可以自动退火(annealing),再次互补结合形成双螺旋,这个过程称为复性。

(二)复性后,变性引起的性质改变也得以恢复。

3.核酸杂交:不同来源的DNA可以杂交,DNA与RNA、RNA与RNA之间也可以杂交。

4.Southern印迹:DNA-DNA杂交

5.Northern印迹:DNA-RNA杂交技术。