基本上就是郑老师PPT手抄再转博客……很多PPT呈现得很方便并且一目了然，手抄也可以很还原，但转成博客就有难度了，所以一些图示这里也会尝试转成文字，希望自己的笔记能够尽量准确完整地描述这些知识点。PPT截图会同时贴上来，但是这玩意儿在上课时毕竟是动态的而我截图是静态……可能也许要拼一下搞个动图？但是动图不和老师的讲解一起看也没卵用啊就我这点笔记顶毛用……而且好费流量好卡……
视频传送门：华中农业大学-分子生物学：P7-基因的结构 1

文章目录

基因是DNA的片段
核苷酸的结构（Nt）
核苷的构象（conformation of nucleoside）
DNA的双螺旋结构（DNA Double Helix Model）
DNA双螺旋的结构特点
阶段总结
影响双螺旋结构稳定性的因素：碱基堆积的棒状实体
DNA分子变性（DNA denaturation）
- 变性过程的表现
增色效应的跳跃现象（Jump of Hyperchromicity 增色跃迁）

基因是DNA的片段

基因的组成结构：

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聚合

核酸 Nucleic Acid

多聚核苷酸链 Polynucleotide Chain

基本单位 :
核苷酸

Mono-phosphate Mp:
磷酸

Nuclieoside Ns:
核苷

Deoxy-ribose Ribose:
脱氧核糖

Base:碱基

Purin Pu:
嘌呤

Pyrimidine Py:
嘧啶

Adenine A:
腺嘌呤

Guanine G:
鸟嘌呤

Cytosine C:
胞嘧啶

Thymine T:
胸腺嘧啶

Uracil U:
尿嘧啶

核苷酸的结构（Nt）

聚焦嘌呤和嘧啶的化学结构差异。在2号位上嘧啶比嘌呤多了一个酮基。
另外，嘌呤的9号位是糖苷键所在位置，嘌呤间的区别主要在6号位：
腺嘌呤（A）为氨基（-NH2_22），故又称为6氨基嘌呤；
鸟嘌呤（G）为酮基（=O），故又称为6酮基嘌呤。
而嘧啶的1号位是糖苷键所在位置，三种嘧啶间的区别主要在4号位：
胞嘧啶（C）为氨基（-NH2_22），故又称为4氨基嘧啶；
胸腺嘧啶（T）为酮基（=O），故又称为4酮基嘧啶，且其5号位带有一个甲基（-CH3_33）；
尿嘧啶（U）也是酮基（=O），但其五号位没有甲基。
氨基和酮基之间的反应造就了大家熟知的AT和CG配对。
以下为郑老师PPT截图。

核苷的构象（conformation of nucleoside）

在核苷的结构中，碱基与核糖之间存在夹角，嘌呤和嘧啶与核糖之间的夹角可用如下公式描述。
嘌呤构象公式：

x = C4_44 - N9_99 - C11^1_111 - O41^1_441

嘧啶构象公式

x = C2_22 - N1_11 - C1^11 - O41^1_441

其中 C11^1_111 都是0°。
碱基（Base）的转动会导致与核糖的C11^1_111 - O41^1_441平面形成夹角，角度变化导致DNA结构出现差异，这种差异大体上分为两类：反式构象（Anti）和正式构象（Syn）。
反式构象即是嘧啶环（对嘌呤）和酮基（对嘧啶）在核糖的外侧，俯视其结构时可计算二者夹角位 180°±90°；
正式构象即是嘧啶环（对嘌呤）和酮基（对嘧啶）在核糖的内侧，俯视其结构时可计算二者夹角位 0°±90°。

DNA的双螺旋结构（DNA Double Helix Model）

1950年，Erwin Chargaff 法则：(A+G) / (T+C) = 1 , A+T ≠ G+C
1952年，Alexander Todd：3’，5’ phosphodiester bond 磷酸二酯键串联核苷酸。
1953年，Waston & Crick：右盘旋的DNA双螺旋结构。

螺旋挤压的中间时碱基，DNA整体是一个碱基堆积的棒状实体。
AT和CG这样的碱基配对是靠氢键建立起来的，氢键是在共价键束缚的氢原子和带负电的受体原子之间建立的。其中，AT之间靠两个氢键连接，而GC需要靠三个氢键维系。

DNA双螺旋的结构特点

因为碱基除了用于配对的氢键受体外仍有多余的氢键受体，双螺旋间存在有大沟和小沟的结构，所以整体上有了以下几个特点：

碱基顶部基团裸露在DNA大沟内；
蛋白质因子与DNA的特异结合依赖于氨基酸与DNA（即上述供体与受体）间的氢键的形成；
蛋白质因子沿大沟（启动子即落在大沟内）与DNA形成专一性结合的机率与多样性高于沿小沟的结合；
大沟的空间更有利于蛋白质的结合，因为蛋白质也是大分子。

阶段总结

每一条单链都具有5’→3’极性；
两条单链间以氢键连接；
两条单链，极性相反，反向平衡；
以中心为轴，向右盘旋（B-form）；
双螺旋中存在大沟、小沟。

影响双螺旋结构稳定性的因素：碱基堆积的棒状实体

1、氢键 Hydrogen bond 4~6kc/mol

氢键，可加热解链；氢键堆积，有序排列（线性、方向）

2、磷酸二酯键 Phosphodiester bond 89~90 kc/mol

强键，需酶促解链

3、0.2 mol/L Na+^++ 生理盐条件

消除DNA但脸上的磷酸基团间的静电斥力

4、碱基堆积力（非特异性结合力）

磷酸骨架、氨基、酮基周围水分子间的有序排列；
范德华力 Van de wals force；
疏水作用力
3.1 极性 →熵增
3.2 非极性→熵减
磷酸基团之间的静电斥力
碱基间挤压、抵御使其内能增加，碱基间有序排列的状态被破坏（氢键作用力被减弱）

其中 4 和 5 是不稳定的力量。

DNA分子变性（DNA denaturation）

即双链 DNA（D.S.DNA）通过加温、极端PH、尿素、酰胺等方法处理后解链为单链 DNA（S.S.DNA）

变性过程的表现

**单链DNA粘度降低。**因为溶液粘度取决于分子流动过程中的内摩擦力和阻力。溶液粘度大体上呈以下趋势：
· 高分子溶液 > 普通溶液；
· 线状分子 > 不规则线团 > 球形分子。
双链 DNA 刚性较强，结构较为舒展；
单链 DNA 没有氢键的支撑，由螺旋结构向折叠和线团结构转变。
单链 DNA 沉降速度加快（需使用超速离心机进行超速离心方可查看变化）；
单链 DNA 分子的A260 nmUV 值上升（增色效应）；
·A260 nmUV：对260nm紫外线的吸收值。
吸收紫外线的芳香环的效率比较：D.S.DNA < S.S.DNA < dNTPs。

Tm值（melting temperature）变性温度=OD增加值的中点温度（一般为85~95℃）

Marmur-Doty formula 公式：
在1*SSC（0.15mol NaCl + 0.015mol 柠檬酸钠Sodium citrate）环境下且GC%在30~70%之间时，
Tm = 69.3 + 0.41 * ( G + C )%
等于说，在这个前提下，GC含量越高，Tm值越高。

增色效应的跳跃现象（Jump of Hyperchromicity 增色跃迁）

高分子量的DNA分子在热变性的过程中，富含AT区域首先发生变性，然后逐步拓展，表现增色效应的跳跃现象，使变形过程加快。有这个现象产生时，便不可简单根据Tm值来判断GC含量。

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华中农业大学苏汉东课题组诚聘博士后-
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【视频笔记】华中农业大学-分子生物学：P7-基因的结构 1