分子生物學(xué)2第二章-DNA結(jié)構(gòu)

分子生物學(xué)2第二章--DNA結(jié)構(gòu)第一頁(yè)，共84頁(yè)。第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)第四節(jié)DNA的物理化學(xué)性質(zhì)第五節(jié)超螺旋和拓?fù)洚悩?gòu)第二頁(yè)，共84頁(yè)。第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第三頁(yè)，共84頁(yè)。

a、編碼蛋白質(zhì)和RNA的信息(編碼tRNA、rRNA)

64個(gè)三聯(lián)體密碼子3個(gè)終止密碼子編碼氨基酸的61個(gè)密碼子有簡(jiǎn)并性、通用性一、DNA攜帶兩類(lèi)不同的遺傳信息第四頁(yè)，共84頁(yè)。

b、編碼基因選擇性表達(dá)的信息基因選擇性表達(dá)表現(xiàn)在：細(xì)胞周期的不同時(shí)相中個(gè)體發(fā)育不同階段不同的器官和組織不同的外界環(huán)境下基因的表達(dá)與否以及量的差異第五頁(yè)，共84頁(yè)。

*原核生物的結(jié)構(gòu)基因占Genome的比例很大

Φx174phage5386bp結(jié)構(gòu)基因用去5169bp比例達(dá)96％*真核生物的結(jié)構(gòu)基因占Genome的比例很小

哺乳動(dòng)物中結(jié)構(gòu)基因只占10％～15％第六頁(yè)，共84頁(yè)。其余80％以上的DNA起什么作用目前還無(wú)法精確解釋，但可以肯定其中大部分DNA序列是編碼基因選擇性表達(dá)的遺傳信息所以又稱－－調(diào)控序列第七頁(yè)，共84頁(yè)。二、RNA也可作為遺傳物質(zhì)

*RNA病毒傳染媒介是病毒顆粒（病毒基因組RNA、蛋白質(zhì)外殼）如:煙草花葉病毒（TobaccoMosaicVirus，TMV)

*類(lèi)病毒（viroid）:使高等植物產(chǎn)生疾病的傳染性因子分子結(jié)構(gòu)：含246~375個(gè)核苷酸的單鏈環(huán)狀RNA分子，沒(méi)有蛋白質(zhì)外殼。專性活細(xì)胞內(nèi)寄生。第八頁(yè)，共84頁(yè)。三、是否存在核酸以外的遺傳物質(zhì)

Prion(proteinaccousinfectionsparticle)朊病毒－－－蛋白質(zhì)樣的感染因子羊搔癢病(scripie)人類(lèi)庫(kù)魯（kuru）病牛海綿狀腦炎(瘋牛病)…均由傳染性病原蛋白顆粒引起統(tǒng)稱Prion(朊病毒)

Prion復(fù)制?轉(zhuǎn)錄?翻譯?

第九頁(yè)，共84頁(yè)。疾病癥狀發(fā)病機(jī)理發(fā)現(xiàn)病例庫(kù)魯病（Kuru）共濟(jì)失調(diào)、繼發(fā)癡呆通過(guò)同類(lèi)相食（人）傳染約2600例醫(yī)源性克雅氏病(iCJD）癡呆，共濟(jì)失調(diào)通過(guò)朊病毒污染的HGH，或通過(guò)角膜移植約80例家族性克雅氏病同上PrP基因種系突變約100個(gè)家族零星發(fā)生克雅氏病同上體細(xì)胞突變PrPc自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPsc？每年發(fā)生率約百萬(wàn)分之一克雅氏病新突變體vCJD共濟(jì)失調(diào)，常伴有癡呆牛朊病毒傳染？46例GS綜合癥（GSS）共濟(jì)失調(diào)，常伴有癡呆PrP基因種系突變約50個(gè)家族致死性家族失眠癥（FFI）睡眠隔離，接著失眠，癡呆PrP基因種系突變（D178N和M129）9個(gè)家族

人類(lèi)朊病毒疾病、癥狀及發(fā)病機(jī)理

第十頁(yè)，共84頁(yè)。致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性退化病理表現(xiàn)：大腦皮層的神經(jīng)原細(xì)胞退化、空泡變性、死亡、消失，最終被星狀細(xì)胞取代，因而造成海棉狀態(tài)第十一頁(yè)，共84頁(yè)。朊病毒帶來(lái)了諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)1997

StanleyB.Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒是作為老年性癡呆癥等疾病的病原并能在寄主細(xì)胞中繁殖傳播第十二頁(yè)，共84頁(yè)。第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第十三頁(yè)，共84頁(yè)。嘧啶Pyrimidines嘌呤Purines一、堿基、核苷、核苷酸☉堿基NitrogenousbasesUracil(U)第十四頁(yè)，共84頁(yè)。☉核苷（nucleotide）糖苷鍵Glycosidicbond嘧啶的1位N原子、嘌呤的9位N原子核糖是戊糖RNA－核糖核苷DNA－脫氧核糖核苷第十五頁(yè)，共84頁(yè)。1’9☉核苷酸（nucleotideacid）核苷的磷酸酯脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸其中α和β、β和γ之間是高能磷酸鍵αβγdNTP第十六頁(yè)，共84頁(yè)。堿基＋戊糖＝核苷核苷＋磷酸＝核苷酸核糖核苷三磷酸縮寫(xiě)為NTP第十七頁(yè)，共84頁(yè)。二、DNA分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)(DNAsequence)1、多聚核苷酸鏈

主鏈?zhǔn)呛颂呛土姿醾?cè)鏈為堿基由3’,5’磷酸二酯鍵連接2、鏈的方向：同一個(gè)磷酸基的3’酯鍵到5’酯鍵的方向(5’→3’)5’-UCAGGCUA-3’=UCAGGCUA

默認(rèn)書(shū)寫(xiě)順序5‘→3’3’5’第十八頁(yè)，共84頁(yè)。第二節(jié)DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共84頁(yè)。*1953.Watsosn&Crick

右手B-DNADoublehelixModel

一、DNA雙螺旋模型的提出（doublehelixmodel）第二十頁(yè)，共84頁(yè)。每一單鏈具有5‘3’極性兩條單鏈極性相反反向平行兩條單鏈間以氫鍵連接以中心為軸，向右盤(pán)旋（直徑2nm）雙螺旋中存在大，小溝

*雙螺旋的主鏈第二十一頁(yè)，共84頁(yè)。磷酸二酯鏈(PhosphodiesterBackbone)第二十二頁(yè)，共84頁(yè)。C-GT-A

堿基互補(bǔ)第二十三頁(yè)，共84頁(yè)。·直徑20?

*雙螺旋模型參數(shù)·螺距為34?（任一條鏈繞軸一周所升降的距離）·每圈有10個(gè)核苷酸（堿基）·有大溝和小溝配對(duì)堿基并不充滿雙螺旋空間，且堿基對(duì)占據(jù)的空間不對(duì)稱

·兩個(gè)堿基之間的垂直距離是3.4?。螺旋轉(zhuǎn)角是36度第二十四頁(yè)，共84頁(yè)。Pitch34?Rise3.4?Width20?MajorGrooveMinorGroove10.4bp/turn第二十五頁(yè)，共84頁(yè)。Twist36°第二十六頁(yè)，共84頁(yè)。?大、小溝的差異⊕大溝中堿基差異容易識(shí)別，往往是蛋白質(zhì)因子結(jié)合特異DAN序列的位點(diǎn)⊕小溝相對(duì)體現(xiàn)的信息較少第二十七頁(yè)，共84頁(yè)。二、影響雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素

l

氫鍵

(Hydrogenbond4~6kc/mol)

消除DNA單鏈上磷酸基團(tuán)間的靜電斥力

弱鍵,可加熱解鏈氫鍵堆積,有序排列(線性,方向)

l

磷酸酯鍵(phosphoesterbond80~90kc/mol)l

0.2mol/LNa+

生理鹽條件

強(qiáng)鍵,需酶促解鏈

*維持穩(wěn)定性的因素第二十八頁(yè)，共84頁(yè)。l

堿基堆積力(非特異性結(jié)合力)

(1kc/mol—0.6kc/mol)×n

☆范德華力（Vandewaalsforce）

(1.7A°/嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)作用半徑)(0.34nm/堿基對(duì)間距)3.4A°第二十九頁(yè)，共84頁(yè)。☆疏水作用力(Hydrophobicinteraction)

不溶于水的非極性分子在水中相互聯(lián)合,成串結(jié)合的趨勢(shì)力.(磷酸骨架,氨基,酮基周?chē)肿娱g的有序排列)l

磷酸基團(tuán)間的靜電斥力

堿基內(nèi)能增加(溫度),使氫鍵因堿基排列有序狀態(tài)的破壞而減弱

*不穩(wěn)定因素第三十頁(yè)，共84頁(yè)。三、雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式

·B-DNA資料來(lái)自相對(duì)濕度為92％所得到的DNA鈉鹽纖維·此外人們還發(fā)現(xiàn)了A、C、D、E等右手雙螺旋和左手雙螺旋

Z構(gòu)象等形式DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性：幾種不同的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以及同一種雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)參數(shù)存在差異的現(xiàn)象原因：多核苷酸鏈的骨架含有許多可轉(zhuǎn)動(dòng)的單鍵磷酸二酯鍵的兩個(gè)P-O鍵、糖苷鍵、戊糖環(huán)各個(gè)鍵第三十一頁(yè)，共84頁(yè)。ABZHandednessBaseInclination第三十二頁(yè)，共84頁(yè)。ABZ大溝寬小溝窄小溝窄大溝變深小溝寬淺大溝不存在小溝窄而深第三十三頁(yè)，共84頁(yè)。1、反向重復(fù)序列與二級(jí)結(jié)構(gòu)

反向重復(fù)序列（invertedrepeatitivesequenceorinvertedrepeatsIR）又稱回文序列（廻文）：指兩段同樣的核苷酸序列同時(shí)存在于一個(gè)分子中，但具有相反的方向有時(shí)也有不完全相同的情況RNA和DNA中都可能存在

此外還可有directedrepeatitivesequence---正向重復(fù)序列四、一些DNA序列的不尋常結(jié)構(gòu)第三十四頁(yè)，共84頁(yè)。C第三十五頁(yè)，共84頁(yè)。反向重復(fù)序列間間隔較短或無(wú)間隔反向重復(fù)序列間間隔較長(zhǎng)第三十六頁(yè)，共84頁(yè)。

*較短的回文序列可能是作為一種信號(hào)

如：限制性內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)一些調(diào)控蛋白的識(shí)別位點(diǎn)

例如限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ的識(shí)別位點(diǎn)5‘－－GAATTC－－3’3‘－－CTTAAG－－5’第三十七頁(yè)，共84頁(yè)。

（1）形成條件

一股為嘌呤，另一股為嘧啶的核苷酸雙鏈能夠形成三鏈如：polyA/polyUpolydA/polydTpolyd(AG)/polyd(CT)2、三螺旋DNA(TribleHelixDNA,T.SDNA)可能與基因調(diào)控區(qū)域的功能和染色體重組有關(guān)第三十八頁(yè)，共84頁(yè)。PolyT/A

TTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAA

PolyT/A

TTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAAD.S.DNA+D.S.DNAT.S.

DNA+

S.S.

DNA（2）組成形式第三十九頁(yè)，共84頁(yè)。

b、

分子組成

☆

PY/PU+PU(偏堿性介質(zhì)中穩(wěn)定)G＊G、A＊A、G＊A＋

☆PY/PU+PY(偏酸性介質(zhì)中穩(wěn)定)常見(jiàn)類(lèi)型

G＊C＋A＊T第三條鏈位于B-DNA的Majorgroove中H-DNA兩種異構(gòu)體第四十頁(yè)，共84頁(yè)。

T.S.DNA的連接鍵

Watsonbonding

A＝TG≡C(D.S.DNA)H+Hoogsteen氫鍵G＝C+(質(zhì)子化)(第三鏈,pH小于7)第四十一頁(yè)，共84頁(yè)。三股螺旋DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)第三條單鏈DNA分子位于B-DNA大溝內(nèi)與B-DNA以Hoogsteen鍵連接AT,GC兩氫鍵配對(duì)，C必需質(zhì)子化

poly(Py):(Pu):(Py)為常見(jiàn)類(lèi)型TriblehelixMajorgroovePy:Pu:Py3ed*可能功能可能與基因調(diào)控區(qū)域的功能和染色體重組有關(guān)第四十二頁(yè)，共84頁(yè)。3、四股螺旋DNA

(tetraplexDNA,TetrableHelixDNA)

均有形成四股螺旋DNA的可能

5’---TTAGGGTTAGGGTTAGGG-3’3’---AATCCCAATCCC-5’

Poly(G)染色體端粒高度重復(fù)的DNA序列形成條件－－串聯(lián)重復(fù)的鳥(niǎo)苷酸已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明－－真核細(xì)胞端粒中存在四鏈結(jié)構(gòu)

第四十三頁(yè)，共84頁(yè)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)堿基之間靠Hoogsteen鍵連接GGGG基本結(jié)構(gòu)單元－－鳥(niǎo)嘌呤四聯(lián)體第四十四頁(yè)，共84頁(yè)?？赡艿墓δ?/p>

A、穩(wěn)定真核生物染色體結(jié)構(gòu)

B、保證DNA末端準(zhǔn)確復(fù)制

C、與DNA分子的組裝有關(guān)

D、與染色體的meiosis&mitosis有關(guān)

HoogsteenBonding

5’-----TTAGGGTTAGGGTTAGGGT

3’-----AATCCCAATCCC

GGG

TA第四十五頁(yè)，共84頁(yè)。第四十六頁(yè)，共84頁(yè)。第四節(jié)DNA的物理、化學(xué)性質(zhì)第四十七頁(yè)，共84頁(yè)。

DNA雙股鏈的互補(bǔ)是其結(jié)構(gòu)和功能上的一個(gè)基本特征也是DNA研究中一些實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)第四十八頁(yè)，共84頁(yè)。一、DNA分子的變性變性（denaturation或融解melting）：DNA雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，使雙螺旋的兩條鏈完全分開(kāi)變成單鏈，這一雙鏈分離的過(guò)程叫做變性1、條件：加熱,極端pH,有機(jī)溶劑（尿素、酰胺)，低鹽濃度等

2、變性過(guò)程的表現(xiàn)

¤

是一個(gè)爆發(fā)式的協(xié)同過(guò)程，變性作用發(fā)生在一個(gè)很窄的溫度范圍¤導(dǎo)致一些理化性質(zhì)發(fā)生劇烈變化第四十九頁(yè)，共84頁(yè)。表現(xiàn)為：※熔液黏度降低※沉降速度加大※浮力密度上升※此外吸收值升高（A260nm），即增色效應(yīng)指在DNA變性的過(guò)程中，他在260nm的吸收值先是緩慢上升，達(dá)到某一溫度時(shí)及驟然上升天然DNA和變性DNA的吸收值相差可達(dá)34％D.SDNAA260=1.0S.SDNAA260=1.37dNTPsA260=1.60

當(dāng)濃度為50μg/ml時(shí)：第五十頁(yè)，共84頁(yè)。1.1851.01.37OD℃

Tm

=OD增加值的中點(diǎn)溫度(一般為85-95℃)或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)的溫度3、熔解曲線與融解溫度(Tm值)

緩慢而均勻地增加DNA溶液的溫度（現(xiàn)可做到0.1℃／分）可根據(jù)各點(diǎn)的A260值繪制成DNA的熔解曲線

這也是一般PCR實(shí)驗(yàn)技術(shù)中把變性溫度定為94℃的原因第五十一頁(yè)，共84頁(yè)。1、影響Tm值的因素

（1）在A,T,C,G隨機(jī)分布的情況下，決定于GC含量（2）GC%含量相同的情況下GC%愈高→Tm值愈大GC%愈低→Tm值愈小

AT形成變性核心，變性加快，Tm值小堿基排列對(duì)Tm值具有明顯影響5`GC3`CGn＞＞5`CG3`GCn5`TA3`ATn＜＜5`AT3`TAn36.7℃57.02℃

Tm136.12℃72.55℃

第五十二頁(yè)，共84頁(yè)。

※

嘌呤嘧啶的排列順序?qū)﹄p螺旋結(jié)構(gòu)（穩(wěn)定性）的影響

即－－氫鍵數(shù)目相同，但相鄰堿基的堆積力不同

從嘌呤到嘧啶方向的堿基堆積力作用顯著地大于同樣組成的嘧啶到嘌呤方向的堿基堆積作用Pyrimidine-PurineStepsHaveLittleBaseStacking5’3’3’5’CGAT5’CA3’3’GT5’第五十三頁(yè)，共84頁(yè)。Purine-PyrimidineStepsHaveExtensiveBaseStacking5’3’3’CATG5’5’AC3’3’TG5’第五十四頁(yè)，共84頁(yè)。生物體內(nèi)僅UAA為最有效的終止密碼子因?yàn)椋篣AAAUU的Tm值是最低的一個(gè)，即使生理溫度下也不穩(wěn)定第五十五頁(yè)，共84頁(yè)。（3）大片段D.SDNA分子之間比較片段長(zhǎng)短對(duì)Tm值的影響較小,與組成和排列相關(guān)（4）小于100bp的D.SDNA分子比較片段愈短，變性愈快，Tm值愈小（5）變性液中含有尿素，甲酰胺等尿素，甲酰胺與堿基間形成氫鍵改變堿基對(duì)間的氫鍵Tm值可降至40℃左右

（6）鹽濃度的影響

每升0.18molNa+是常用的標(biāo)準(zhǔn)條件

思考題：室溫下蒸餾水中的DNA會(huì)如何？第五十六頁(yè)，共84頁(yè)。pH~12酮基→烯醇基pH~2-3NH2→NH2+(質(zhì)子化)

改變氫鍵的形成與結(jié)合力（7）極端pH條件的影響一切減弱氫鍵，堿基堆積力的因素均將使Tm

值降低第五十七頁(yè)，共84頁(yè)。2、常用的變性方法☆熱變性☆堿變性應(yīng)用廣泛，特別是用于變性動(dòng)力學(xué)研究缺點(diǎn)：高溫引起磷酸二酯鍵的斷裂，得到長(zhǎng)短不一的單鏈pH11.3時(shí)，全部氫鍵被淘汰無(wú)熱變性的缺點(diǎn)，為制備單鏈DNA的首選方法

◎保存單鏈DNA的條件

保持pH大于11.3鹽濃度低于0.01mol/L第五十八頁(yè)，共84頁(yè)。D.SDNAS.SDNADenaturation▲▼Renaturation復(fù)性過(guò)程依賴于單鏈分子間的隨機(jī)碰撞(DependsonthecollisionofcomplementaryS.S.DNA)

二、DNA分子的復(fù)性（annealorrenaturation）概念：變性DNA在適當(dāng)條件下，兩條彼此分開(kāi)的鏈又可以重新地合成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過(guò)程（退火）第五十九頁(yè)，共84頁(yè)。

1、影響DNA復(fù)性過(guò)程的因素：

陽(yáng)離子濃度0.18~0.2MNa+可消除polydNTP間的靜電斥力復(fù)性反應(yīng)的溫度低于Tm值25℃左右(60-65℃)

S.S,DNA的初始濃度C0

DNA分子中,堿基的排列狀況(隨機(jī)排列,重復(fù)排列)

S.S.DNA分子的長(zhǎng)度（片段的大?。㏒.S.DNA愈長(zhǎng)S.S.DNA愈短→分子擴(kuò)散愈慢→復(fù)性愈慢→分子擴(kuò)散愈快→復(fù)性愈快第六十頁(yè)，共84頁(yè)。3’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATACGACAGTA-3’5‘-TAGATACGACAGTA-3’3’-ATCTATGCTGTCAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’第六十一頁(yè)，共84頁(yè)。二、C0t曲線－－復(fù)性發(fā)生過(guò)程的討論dCt/dt=KC02

反應(yīng)初始t=0單鏈DNA的隨機(jī)碰撞過(guò)程（randomlycollision）單鏈DNA濃度=C0反應(yīng)達(dá)t時(shí)單鏈DNA濃度=CtK＝復(fù)性速度常數(shù)包括兩個(gè)因素：DNA的濃度（C，mol/L）和時(shí)間(s)第六十二頁(yè)，共84頁(yè)。dCt/dt=KC02積分Ct/C0=1/(1+KC0t)當(dāng)Ct/C0=1/2時(shí)Ct/C0=1/2=1/(1+KC0t(1/2))K=1/Cot(1/2)Cot(1/2)

=1/K(mol.Sec/L)常數(shù)

第六十三頁(yè)，共84頁(yè)。Ct/C0是C0t的函數(shù)按此公式作圖得C0t曲線Ct/C0

01C0t(1/2)C0t第六十四頁(yè)，共84頁(yè)?；蚪M的復(fù)雜性＝單一序列的長(zhǎng)度＋重復(fù)序列的長(zhǎng)度復(fù)雜性的單位為核苷酸的數(shù)目例如：含單一序列a,b,c,d復(fù)雜性＝a+b+c+d復(fù)雜性＝分子量含106a,103b,10c,d復(fù)雜性＝a+b+c+d復(fù)雜性＜＜分子量基因組的復(fù)雜性(genomiccomplexity)第六十五頁(yè)，共84頁(yè)。復(fù)雜性

*C0t和DNA的復(fù)雜性間存在線性關(guān)系：themorecomplexaDNA,thehigheritsCot(1/2)

1:10－62×105:0.42×109:4000第六十六頁(yè)，共84頁(yè)。A"typical"mammalianC0tcurvehasthreeplateaus*C0t曲線能解釋單一來(lái)源的DNA所具有的不同復(fù)雜性部分真核生物的基因組由高度重復(fù)（highlyrepetitive)序列、中度重復(fù)（moderatelyrepetitiveormid-repetitive)序列單一（singlecopy)序列組成第六十七頁(yè)，共84頁(yè)。四、富含A－T序列和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的呼吸作用●

高等生物染色體的某一區(qū)段，A·T含量變化很大

很多有重要調(diào)節(jié)功能的的DNA區(qū)段都富含A·T

（原核、真核－－復(fù)制起點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子等區(qū)域）●

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的呼吸作用：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部，配對(duì)堿基的氫鍵的迅速斷裂和再生的過(guò)程●

DNA內(nèi)富含A·T區(qū)段呼吸作用尤為明顯

這對(duì)于某些特殊的蛋白質(zhì)與DNA發(fā)生反應(yīng)并閱讀鏈內(nèi)部的信息具有重要作用第六十八頁(yè)，共84頁(yè)。第五節(jié)超螺旋和拓?fù)洚悩?gòu)第六十九頁(yè)，共84頁(yè)。一、超螺旋（superhelixORsupercoil）●

最早在SV40和多瘤病毒中發(fā)現(xiàn)●超螺旋是所有線性或環(huán)形DNA的共有的重要特征ThesupercoilsoftheSV40minichromosomecanberelaxedtogenerateacircularstructure,whoselossofhistonesthengeneratessupercoilsinthefreeDNA.第七十頁(yè)，共84頁(yè)。1、超螺旋結(jié)構(gòu)的方向性B-DNA緊纏overwinding(右旋)

正超螺旋（positivesupercoiled）導(dǎo)致左手超螺旋以一根繩子做實(shí)驗(yàn)：原來(lái)的繩子的兩股以右旋方向纏繞；在繩子的一端向緊纏方向捻轉(zhuǎn)，再將繩子的兩端連接起來(lái)，則產(chǎn)生一個(gè)左旋的超螺旋以解除外加捻轉(zhuǎn)的協(xié)變第七十一頁(yè)，共84頁(yè)。B-DNA松纏unwinding(左旋)

負(fù)超螺旋（NegativeSupercoiled）導(dǎo)致右手超螺旋在繩子的一端向松纏方向捻轉(zhuǎn)，再將繩子的兩端連接起來(lái)，則產(chǎn)生一個(gè)右旋的超螺旋以解除外加捻轉(zhuǎn)的協(xié)變第七十二頁(yè)，共84頁(yè)。超螺旋的形成總是要向著抵消初級(jí)螺旋改變的方向發(fā)展所有生物的DNA幾乎有5%為NegativeSuperhelix

二、超螺旋狀態(tài)的描述1、可用數(shù)學(xué)公式描述Vinograd方程式L=T+W(α=β+γ)第七十三頁(yè)，共84頁(yè)。L連接數(shù)（Linkingnumber）

雙鏈DNA的交叉數(shù)，不發(fā)生鏈斷裂時(shí)，L為定值T

盤(pán)繞數(shù)（Twistingnumber）雙鏈DNA的纏繞數(shù)，初級(jí)螺旋圈數(shù)W超盤(pán)繞數(shù)（Writhingnumber）直觀上為雙螺旋在空間的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)W=負(fù)值（negativesuperhelix）W=正值(positivesuperhelix）

第七十四頁(yè)，共84頁(yè)。420bp*B-DNA是力學(xué)上穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)(10bp/helix)*

螺旋數(shù)改變的結(jié)果之一是產(chǎn)生超螺旋

或是在B_DNA中保留一單鏈區(qū)域，但須能量的功給第七十五頁(yè)，共84頁(yè)。

＊

DNA在水溶液中,構(gòu)型偏B型狀態(tài)＊

DNA以10.5bp/helix為最穩(wěn)定構(gòu)型＊

小于10.5bp/helix向正超螺旋發(fā)展(緊縮態(tài))＊

大于10.5bp/helix向負(fù)超螺旋發(fā)展(松弛態(tài))天然的DNA都是負(fù)超螺旋但一些生命活動(dòng)過(guò)程中存在正超螺旋B-DNA的變化情況：第七十六頁(yè)，共84頁(yè)。basebase3.4埃EB7.0埃basebasebasebase局部DNA的緊縮2、體外可產(chǎn)生正超螺旋

溴化乙錠（EthidiumbromideEB）放線菌素Da、EB的插入只改變盤(pán)繞數(shù)T－－使其降低但L值不變W＝L－TL值不變T值降低W＝正值產(chǎn)生正超螺旋第七十七頁(yè)，共84頁(yè)。360o/helix360o-26o/helix/0neofEBinserted負(fù)Superhelix

L不變,T減少

正Superhelix

EB對(duì)超螺旋結(jié)構(gòu)的影響第七十八頁(yè)，共84頁(yè)。三、拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)體：只在連接數(shù)上有差別的同種DAN分子稱為這種DNA的拓?fù)洚悩?gòu)體拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase）：催化DNA由一種拓?fù)洚悩?gòu)體轉(zhuǎn)變成另一種拓?fù)洚悩?gòu)體的酶類(lèi)拓?fù)洚悩?gòu)酶的類(lèi)別和特性被切割的DNA鏈