Rise 3.4 Å
Pitch 34 Å 10.4 bp/turn
Minor Groove
Major Groove
Width 20 Å
Twist 36°
◘ 大、小沟的差异
⊕ 大沟中碱基差异容易识别 ，往往是蛋 白质因子结合特异DAN序列的位点
⊕ 小沟相对体现的信息较少
二、 影响双螺旋结构稳定性的因素
Major groove
Trible helix
Py : Pu : Py 3ed
第三条单链DNA分子
• 位于B-DNA大沟内 • 与B-DNA以 Hoogsteen 键连接
• A T , G C两氢 键配对，C必需质子 化
• poly(Py) : (Pu) : (Py) 为常见类型
* 可能功能 可能与基因调控区
已有实验结果表明－－真核细胞端粒中存在四链结构
结构特点
基本结构单元－－鸟嘌呤四联体
碱基之间靠 Hoogsteen 键连接
G G
G G
可能的功能
A、 稳定真核生物染色体结构
5’-----TTAGGGTTAGGGTTAGGGT T 3’-----AATCCCAATCCC GGG A
Hoogsteen Bonding B、 保证DNA末端准确复制 C、 与DNA分子的组装有关 D、 与染色体的 meiosis & mitosis 有关
核糖核苷三磷酸缩写为NTP
碱基＋戊糖＝核苷
核苷＋磷酸＝核苷酸
二、DNA分子的一级结构 (DNA sequence)
1、 多聚核苷酸链
3’
主链是核糖和磷酸
侧链为碱基
5’
由3’,5’磷酸二酯键连 接
2、 链的方向：同一个磷酸基 的3’酯键到5’酯键的方
向 (5’→3’) 5’-UCAGGCUA-3’ = UCAGGCUA 默认书写顺序5‘→3’
羊搔痒病 (scripie) 人类库鲁（ kuru） 病 牛海绵状脑炎(疯牛病)…
均由传染性病原蛋白颗粒引起
统称Prion (朊病毒)
Prion 复制? 转录? 翻译?
人类朊病毒疾病、症状及发病机理
疾病
症状
库 鲁 病 共济失调、继发痴
（Kuru）
呆
医 源 性 克 雅 痴呆，共济失调 氏病(iCJD）
第四节 DNA的物理、化学性质
DNA双股链的互补 是其结构和功能上的一个基本特征 也是DNA研究中一些实验技术的基础
一、DNA分子的变性
变性（denaturation 或融解 melting）：DNA双螺旋区 的
氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，这 一双链分离的过程叫做变性 1、条件：加热, 极端pH,有机溶剂（ 尿素、 酰胺 )，低盐浓度等
5` GC 3` CG n
136.12 ℃ 5` TA 3`
AT n
36.7 ℃
＞＞ Tm ＜＜
5` CG 3` GC n 72.55 ℃
5` AT 3` TA n
57.02 ℃
※ 嘌呤嘧啶的排列顺序对双螺旋结构（稳定性）的影响 即－－氢键数目相同，但相邻碱基的堆积力不同 从嘌呤到嘧啶方向的碱基堆积力作用显著地大于 同样组成的嘧啶到嘌呤方向的碱基堆积作用
朊病毒带来了诺贝尔生理/医学奖
1997 Stanley B.Prusiner
发现朊病毒是作 为老年性痴呆症 等疾病的病原并 能在寄主细胞中 繁殖传播
第二节 核酸的化学组成
一、 碱基、核苷、核苷酸
☉ 碱基 Nitrogenous bases
嘧啶 Pyrimidines
Uracil (U)
嘌呤 Purines
天然DNA和变性DNA的吸收值相差可达34％
当浓度为 50μg/ml时：
dNTPs A260 = 1.60 S.S DNA A260 = 1.37 D.S DNA A260 = 1.0
3、熔解曲线与融解温度(Tm值)
缓慢而均匀地增加DNA 溶液的温度（现可做到 0.1 ℃／分）可根据各
OD 1.37
* 类病毒（viroid）: 使高等植物产生疾病的传染性因子 分子结构：含246~375 个核苷酸的单链环状RNA 分 子，没有蛋白质外壳。专性活细胞内寄生。
三、 是否存在核酸以外的遗传物质 Prion (proteinaccous infections particle) 朊病毒－－－蛋白质样的感染因子
• 以中心为轴，向 右 盘 旋 （直径2nm）
• 双 螺旋中存在 大，小 沟
磷酸二酯链
(Phosphodiester
Backbone)
碱基互补
C-G
T-A
* 双螺旋模型参数
· 直径20Å · 螺距为34Å（任一条链
绕轴一周所升降的距离） · 每圈有10个核苷酸
（碱基）
· 两个碱基之间的垂直
距离是3.4Å。螺旋转 角是36度 · 有大沟和小沟 配对碱基并不充满双 螺旋空间，且碱基对 占据的空间不对称
约80例
PrP基因种系突变
约100个家族
体 细 胞 突 变 PrPc 自 发 转变为PrPsc？
牛朊病毒传染？
每年发生率约百万 分之一
46例
PrP基因种系突变
约50个家族
PrP 基 因 种 系 突 变 9个家族
（D178N和M129）
致死性中枢神经 系统的慢性退化
病理表现：大 脑皮层的神经 原细胞退化、 空泡变性、死 亡、消失，最 终被星状细胞 取代，因而造 成海棉状态
家 族 性 克 同上 雅氏病
零 星 发 生 克 同上 雅氏病
克雅氏病新 共济失调，常伴有 突变体vCJD 痴呆
GS 综 合 症 共济失调，常伴有
（GSS）
痴呆
致死性家族 睡眠隔离，接着失 失眠症（FFI） 眠，痴呆
发病机理
发现病例
通过同类相食（人） 约2600例
传染
通 过 朊 病 毒 污 染 的 HGH ， 或通过角膜移植
点的A260值绘制成DNA 1.185
的熔解曲线
1.0
℃
Tm = OD增加值的中点温度(一般为8595℃) 或DNA双螺旋结构失去一半时的温度
这也是一般PCR实验技术中把变性温度定为94 ℃的原因
1、 影响 Tm值的因素 （1） 在 A, T, C, G 随机分布的情况下 ，决定于GC含量 GC%愈高 → Tm值愈大 GC%愈低 → Tm 值愈小 （2）GC%含量相同的情况下 AT形成变性核心，变性加快，Tm 值小 碱基排列对Tm值具有明显影响
* 不稳定因素 l 磷酸基团间的静电斥力 l 碱基内能增加(温度), 使氢键因碱基排列有序状态的破坏 而减弱
三、双螺旋结构的基本形式
· B-DNA 资料来自相对湿度为92％所得到的DNA钠盐纤维
· 此外人们还发现了A、C、D、E等右手双螺旋和左手双螺旋 Z构象等形式
DNA结构的多态性：几种不同的DNA双螺旋结构以及同 一种双螺旋结构内参数存在差异的现象
* 维持稳定性的因素 l 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) l 磷酸酯键 (phosphoester bond 80~90 kc / mol) 强键, 需酶促解链 l 0.2 mol / L Na+ 生理盐条件
消除DNA单链上磷酸基团间的静电斥力
l 碱基堆积力 (非特异性结合力) ☆ 范德华力（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) ( 1 kc / mol —0.6kc / mol ) ×n
☆ 疏水作用力 (Hydrophobic interaction) (磷酸骨架, 氨基, 酮基周围水分子间的有序排列 ) 不溶于水的非极性分子在水中相互联合, 成串结合的趋势力.
64个三联体密码子 3个终止密码子 编码氨基酸的61个密码子有简并性、通用性
b、编码基因选择性表达的信息
基因选择性表达表现在： 细胞周期的不同时相中 个体发育不同阶段 不同的器官和组织 不同的外界环境下基因的表达与否以及量的
差异
* 原核生物的结构基因占Genome的比例很大
Φx174phage 5386bp 结构基因用去5169bp 比例达96％
PolyT/A TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA
TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA TTTTTTTTTTT AAAAAAAAAA
b、 分子组成
☆ PY/PU + PU (偏碱性介质中稳定) G＊G 、 A＊A 、
G＊A＋
☆ PY/PU + PY (偏酸性介质中稳定) 常见类型
* 真核生物的结构基因占Genome的比例很小
哺乳动物中结构基因只占10％～15％
其余80％以上的DNA起什么作用目前还无 法精确解释，但可以肯定其中大部分DNA 序列是编码基因选择性表达的遗传信息
所以又称－－调控序列
二、 RNA也可作为遗传物质
* RNA病毒 传染媒介是病毒颗粒（病毒基因组RNA、蛋白质外壳） 如: 烟草花叶病毒（Tobacco Mosaic Virus ，TMV)
原因：多核苷酸链的骨架含有许多可转动的单键 磷酸二酯键的两个P-O键、糖苷键、戊糖环各个键
A
B
Z
Base Inclination Handedness
A
B
Z
四、一些DNA序列的不寻常结构
1、反向重复序列与二级结构 反向重复序列（inverted repeatitive sequence or inverted repeats IR） 又称回文序列（廻文）：指两段同样的核苷酸序列同时存 在于一个分子中，但具有相反的方向 有时也有不完全相同的情况 RNA和DNA中都可能存在 此外还可有directed repeatitive sequence ---正向重复序列