高中生物競(jìng)賽《遺傳物質(zhì)-DNA與RNA》

遺傳物質(zhì)—

DNA與RNA1、二級(jí)結(jié)構(gòu)的其他形式2、真核生物染色體端粒DNA結(jié)構(gòu)3、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)(三級(jí)結(jié)構(gòu))第四組問題？二級(jí)結(jié)構(gòu)的其他形式1單鏈核酸形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)2反向重復(fù)與二級(jí)結(jié)構(gòu)3三螺旋DNA4DNA的四鏈結(jié)構(gòu)1單鏈核酸形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)單鏈核酸的某段堿基可以與另一獨(dú)立的單鏈分子的堿基配對(duì)，形成雙螺旋，可以是DNA-DNA、RNA-RNA，也有DNA-RNA—分子雜交。發(fā)夾結(jié)構(gòu)：同一個(gè)單鏈RNA/DNA的一段堿基序列附近存在著和它互補(bǔ)的堿基序列時(shí)，這個(gè)單鏈自身回折產(chǎn)生一個(gè)反平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)。單鏈RNA形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)

發(fā)夾結(jié)構(gòu)由堿基配對(duì)的雙螺旋區(qū)—莖和末端不配對(duì)的環(huán)構(gòu)成?；パa(bǔ)序列間間隔較短或無(wú)間隔互補(bǔ)序列間間隔較長(zhǎng)2反向重復(fù)與二級(jí)結(jié)構(gòu)

反向重復(fù)

：雙鏈DNA中的一段序列按確定的方向，讀雙鏈中的每條鏈的序列都相同，反向重復(fù)中的序列又稱回文序列。單鏈形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)形成十字結(jié)構(gòu)要更耗能，所以在體外反向重復(fù)結(jié)構(gòu)存在多，而體內(nèi)無(wú)該結(jié)構(gòu)。反向重復(fù)與十字結(jié)構(gòu)

作用：

1）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－－5’2）轉(zhuǎn)錄作用的終止與回文結(jié)構(gòu)也有關(guān)系。

1953年Watson&Crick雙螺旋DNA構(gòu)型證明沿大溝存在多余的氫鍵作為給體與受體潛在的專一與DNA(蛋白質(zhì))

結(jié)合的能力形成三鏈DNA可能性3三螺旋DNA1957年Felsenfield發(fā)現(xiàn)：當(dāng)雙螺旋DNA中的一條鏈為全嘌呤鏈，另外一條鏈為全嘧啶鏈時(shí)，會(huì)出現(xiàn)核酸三鏈結(jié)構(gòu)。poly(U)+poly(U)+poly(A)三螺旋RNA

雙螺旋DNA的概念三鏈DNA是由三條核苷酸鏈按一定的規(guī)律繞成的螺旋狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)單元：三堿基體，結(jié)合方式：堿基間形成氫鍵；三螺旋雙螺旋基本類型：嘧啶-嘌呤-嘧啶型（YR*Y）：第三條嘧啶鏈以平行于雙螺旋中嘌呤鏈的方向，纏繞到雙螺旋的大溝上，與嘌呤鏈結(jié)合。如TA*T和CG*C；其中C必須質(zhì)子化才能穩(wěn)定三螺旋的結(jié)構(gòu)，其堿基氫鍵構(gòu)造是霍氏（K.Hoogsteen）首先提出，稱為Hoogsteen霍氏氫鍵。嘌呤-嘌呤-嘧啶（YR*R）：第三條嘌呤鏈反平行于雙螺旋嘌呤鏈的方向纏繞到雙螺旋的大溝上，與嘌呤鏈結(jié)合；如CG*G、TA*A、TA*T、CG*A四種。三鏈DNA可能的功能

可阻止調(diào)節(jié)蛋白與DNA結(jié)合,關(guān)閉基因轉(zhuǎn)錄過程

b)與基因重組,交換有關(guān)

加入第三條DNA作為分子剪刀,定點(diǎn)切割DNA分子

d)加入反義的第三條鏈終止基因的表達(dá)

4DNA的四鏈結(jié)構(gòu)

DNA3’-末端較長(zhǎng)的富含G序列能夠形成回折結(jié)構(gòu)（下圖a和b），通過堿基間的非標(biāo)準(zhǔn)配對(duì)形成G的四鏈DNA（下圖c和d）。在這樣的結(jié)構(gòu)中，G形成一種四聯(lián)體，相互間通過霍氏氫鍵方式結(jié)合。GGGG在G-四鏈體結(jié)構(gòu)中：G-四聯(lián)體以螺旋方式堆積而成，四個(gè)鳥嘌呤構(gòu)成G-四方體平面，其中每個(gè)鳥嘌呤都作為堿基對(duì)氫鍵的供體和受體。結(jié)構(gòu)單元：鳥嘌呤四聯(lián)體GGGG類型:5‘3‘TTTGGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTTGGGGTTTGGGGTTTGGGGTTT真核生物染色體端粒DNA結(jié)構(gòu)可能的功能

A穩(wěn)定真核生物染色體結(jié)構(gòu)，抑制端粒酶的活性；B保證DNA末端準(zhǔn)確復(fù)制

C與DNA分子的組裝有關(guān)

D與染色體的減數(shù)分裂和有絲分裂有關(guān)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)(三級(jí)結(jié)構(gòu))1超螺旋絕大多數(shù)原核生物及病毒的完整DNA分子都是共價(jià)封閉環(huán)分子。這種雙螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為超螺旋，真核生物線狀DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合以環(huán)狀的形成存在。因此超螺旋結(jié)構(gòu)是DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式。超螺旋是有方向的，有正超螺旋和負(fù)超螺旋兩種。真核生物染色體線形分子DNA組蛋白多級(jí)螺旋多個(gè)類似環(huán)型的結(jié)構(gòu)超螺旋的成因共價(jià)封閉環(huán)狀DNA或者與蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA中，雙鏈不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，額外的張力不能釋放，導(dǎo)致DNA扭曲來緩解張力，最終形成超螺旋。

超螺旋結(jié)構(gòu)的方向性DNA分子無(wú)論是閉合還是開放結(jié)構(gòu)，只要缺乏超螺旋結(jié)構(gòu)，稱為松旋結(jié)構(gòu)。負(fù)超螺旋：形成超螺旋時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向與DNA雙螺旋方向相反，使得DNA分子內(nèi)張力減少，使得解旋。正超螺旋:剛好相反，形成超螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與DNA螺旋方向相同，加大了DNA分子內(nèi)部張力，使得緊旋。

松馳結(jié)構(gòu)負(fù)超螺旋解鏈結(jié)構(gòu)

天然的DNA都呈負(fù)超螺旋，但在體外一些片狀的染料分子，也能改變DNA的拓?fù)錉顟B(tài)，嵌入相鄰堿基之間影響堿基堆集作力。最明顯得例子就是溴化乙錠，可得正超螺旋。超螺旋DNA分子的結(jié)構(gòu)緊密，有較大的沉降常數(shù)，有較大的電泳遷移率。這是實(shí)驗(yàn)室中分離純化并鑒定超螺旋DNA的重要依據(jù)。1）超螺旋是能量的儲(chǔ)存形式：

2）負(fù)超螺旋可以控制DNA結(jié)構(gòu)變化的平衡，完成松弛DNA不能完成的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化；如負(fù)超螺旋推動(dòng)完成DNA雙鏈分離。2超螺旋影響雙螺旋的結(jié)構(gòu)3拓?fù)洚悩?gòu)酶所有的DNA超螺旋都是由DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶產(chǎn)生的。DNA拓?fù)涿复呋籇NA分子不同超螺旋狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，催化一個(gè)DNA單鏈或雙螺旋鏈穿過另外一個(gè)單雙鏈。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶催化反應(yīng)的本質(zhì)：先切斷DNA的磷酸二酯鍵，改變DNA的鏈環(huán)數(shù)之后再連接之，兼具DNA內(nèi)切酶和DNA連接酶的功能。拓?fù)洚悩?gòu)酶的生物學(xué)功能

b、防止細(xì)胞DNA的過度超螺旋多種拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用嚴(yán)格控制體內(nèi)負(fù)超螺旋維持在5%水平。

a、恢復(fù)由一些細(xì)胞過程產(chǎn)生的超螺旋如：復(fù)制叉前面正超的消除轉(zhuǎn)錄酶前正超的消除，后面負(fù)超的產(chǎn)生。類型1）Ⅰ型拓?fù)洚悩?gòu)酶(TopⅠ)：

2）II型拓?fù)洚悩?gòu)酶(TopII

)

1）拓?fù)洚悩?gòu)酶I(TopoⅠ)：作用特點(diǎn)：作用于單鏈DNA不需要ATP和任何等輔助因子。對(duì)環(huán)狀單鏈、雙鏈DNA有打結(jié)或解結(jié)作用，