DNA的分子结构 (一)、DNA的一级结构 (二)、DNA的二级结构 (三)、DNA的三级结构

(一) DNA 的一级结构  DNA分子中各脱氧核苷酸之间的连接方式（3´-5´磷酸二酯键）和排列顺序叫做DNA的一级结构，简称为碱基序列，即核酸中的可变成分（碱基）的排列顺序。一级结构的走向规定为5´→3´。  一级结构的表示法 结构式、线条式、字母式 5´ 3´

DNA一级结构的表示法 结构式 p A C T G 线条式 字母式 OH 1´ 3´ 5´ 5´ ACTGCATAGCTCGA 3´ 5´

四 DNA的分子结构 (一)、DNA的一级结构 (二)、DNA的二级结构 (三)、DNA的三级结构

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构) 1、DNA的碱基组成（Chargaff定则） 2、DNA的双螺旋结构 (1)、DNA双螺旋结构的形成

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构) 1、DNA的碱基组成（Chargaff定则） 50年代初，Chargaff应用紫外分光光度法及结合纸层析等简单技术，对多种生物DNA作碱基定量分析(如表)，发现DNA碱基组成有如下规律：

不同生物来源DNA的碱基摩尔比例关系 DNA来源 腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 小麦 鼠 猪：肝 胸腺 脾 酵母 大肠杆菌 25.4 24.8 24.1 25.7 1.01 小麦 27.3 27.1 22.8 22.7 1.21 鼠 28.6 28.4 21.4 21.5 1.33 猪：肝 29.4 29.7 20.5 1.43 胸腺 30.0 28.9 20.4 20.7 脾 29.6 29.2 20.8 酵母 31.3 32.9 18.7 17.5 1.079

DNA的碱基组成（Chargaff定则）： (1) 在所有的DNA中，A=T，G=C 即 A+G=T+C(嘌呤碱总量 = 嘧啶碱总量) (2) 不同生物DNA的碱基组成有很大差异， 可用不对称比率A+T/G+C表示。 (3) DNA分子的碱基组成具有种属特异性，但不具有组织、器官特异性。

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）

2、DNA的双螺旋结构(Watson-Crick模型) 根据碱基的摩尔比例和DNA结晶的X-衍射图谱，1953年J.D.Watson和 F.H.C.Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型。 2.0 nm 小沟 大沟

思考？ (一)、多聚脱氧核苷酸链的数目及走向 (二)、主链(即骨架)的组成及位置 (三)、碱基对的位置及配对联系 (四)、DNA分子的有关数据：螺旋直径、每转一周的碱基对数目及高度等

(1) DNA双螺旋结构的形成 5´ 3´ 5´ 3´ 5´ 3´ T-A碱基对 磷酸 脱氧核糖 碱基 C-G碱基对

(二) DNA的二级结构(双螺旋结构) 1、DNA的碱基组成（Chargaff定则） 2、DNA的双螺旋结构 (1)、DNA双螺旋结构的形成

(2) DNA双螺旋结构模型特点 2.0 nm 小沟 大沟  DNA由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而成双螺旋。螺旋表面有一条大沟和一条小沟。

(2) DNA双螺旋结构模型特点 2.0 nm 小沟 大沟  磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A—T，G—C配对，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。

(2) DNA双螺旋结构模型特点 2.0 nm 小沟 大沟 螺旋直径2nm，相邻碱基对平面间的距离为0.34nm,双螺旋每转一周有10个碱基对（base pair, bp），每转的高度(螺距)为3.4nm。

1、DNA的碱基组成（Chargaff定则）

(3) DNA双螺旋结构的稳定因素 碱基堆积力 盐键：磷酸基上负电荷与胞内组蛋白或正离子形成  氢键 碱基堆积力 盐键：磷酸基上负电荷与胞内组蛋白或正离子形成 改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。

(二)、DNA的二级结构(双螺旋结构) 1、DNA的碱基组成（Chargaff定则） 2、DNA的双螺旋结构 (1)、DNA双螺旋结构的形成

(4) DNA双螺旋结构的意义 该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它为生物化学和分子生物学乃至整个生命科学的飞速发展奠定了基础。

(二)、DNA的二级结构 1、DNA的碱基组成（Chargaff定则） 2、DNA的双螺旋结构(B-DNA) (1)、DNA双螺旋结构的形成

(5) DNA双螺旋的不同构象类型 ① B-DNA螺旋：标准的 Watson-Crick双螺旋，细胞正常状态下DNA存在的构型。 ② A-DNA螺旋：DNA在75%相对湿度的钠盐中的构型。 ③ C-DNA螺旋：DNA在44%-46%相对湿度的锂盐中的构型。 ④ Z-DNA螺旋：左手的DNA螺旋，这种螺旋可能在基因表达或遗传重组中起作用。

DNA双螺旋构象的类型

几种不同类型双螺旋DNA的结构参数 类型 结晶状态 旋转方向 螺距(nm) 每转碱基对数目 碱基对间垂直距离(nm) 碱基对与水平面倾角 A－DNA B－DNA C－DNA Z – DNA 75%相对湿度，钠盐 92%相对湿度，钠盐 46%相对湿度，锂盐 右旋 左旋 2.8 3.4 3.1 4.5 11 10 9.3 12 0.25 0.34 0.33 0.37 20º 0º 6º 7º

Structure of B-DNA and Z-DNA

左旋DNA( Z-DNA) ——Rich模型 特点： 主链呈锯齿形左向盘绕，形成左手双螺旋。 两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架比B-DNA中靠得更近，因而碱基对偏离轴心而较靠近螺旋外表。螺旋表面只有一条沟。 每个螺旋含有12个碱基对，螺距约为4.5 nm，螺旋直径1.84nm。

四 DNA的分子结构 (一)、DNA的一级结构 (二)、DNA的二级结构 (三)、DNA的三级结构

(三) DNA的三级结构 在细胞内，由于DNA分子与其它分子（主要是蛋白质）的相互作用，使DNA双螺旋进一步扭曲或再次螺旋所形成的高级结构─三级结构 实例：超螺旋 染色体（ chromosome）

超螺旋 螺旋和超螺旋电话线 螺旋 超螺旋即DNA双螺旋的螺旋。

DNA超螺旋结构的形成

(三) DNA的三级结构 在细胞内，由于DNA分子与其它分子（主要是蛋白质）的相互作用，使DNA双螺旋进一步扭曲形成的高级结构. 实例：超螺旋 染色体（ chromosome）

核小体盘绕及染色质示意图

组蛋白与DNA的结合

核小体结构如图所示:

真核生物染色体DNA组装不同层次的结构 DNA （2nm） 核小体链（ 11nm，每个核小体200bp） 纤丝（ 30nm，每圈6个核小体）