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第四节

核酸的理化性质

一、核酸的一般性质

DNA是白色纤维状固体,RNA是白色粉末状固体,两者都微溶于水,不溶于乙醇,因此常用乙醇来沉淀DNA。DNA分子由于直径小而长度大,因此溶液黏度极高,RNA分子黏度则小得多。溶液中的核酸在引力场中可以下沉,沉降速度与分子量和分子构象有关。核酸含酸性的磷酸基团,又含弱碱性的碱基,为两性电解质,可发生两性解离;因磷酸的酸性强,常表现为酸性。由于核酸分子在一定酸度的缓冲液中带有电荷,因此可利用电泳进行分离和研究其特性。最常用的是凝胶电泳。

二、核酸的紫外吸收性质

由于核酸分子中嘌呤碱和嘧啶碱都含有共轭双键体系,具有强烈的紫外吸收,最大吸收峰是260nm。可用于核酸的定性和定量测定,还可作为核酸变性和复性的指标。

三、核酸的变性、复性和分子杂交

(一)核酸的变性

核酸的变性指核酸氢键断裂,螺旋松散,空间结构破坏,生物活性丧失的现象。变性因素包括加热、强酸、强碱、有机溶剂、尿素、射线等。加热变性时当双链DNA分子被解开一半时的温度,或者说达到最大吸收值一半时的温度称为熔解温度(melting temperature,Tm)。Tm与下列因素有关:①Tm值与核酸的均一程度有关。均一性愈高的样品,变性过程的温度范围愈小。②Tm值与碱基组成有关。G—C碱基对含量越多,Tm值就越高;A—T碱基对含量越多,Tm值就越低。因为G—C之间有3个氢键,而A—T之间只有2个氢键。③Tm值与介质离子强度成正比,溶液离子强度高时,Tm值大。

(二)核酸的复性

变性DNA在适当的条件下,两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构,这一过程称为复性。DNA复性后,一系列性质将得到恢复,但是生物活性一般只能得到部分的恢复。DNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关。将热变性的DNA骤然冷却至低温时,DNA不可能复性。但是将变性的DNA缓慢冷却时,可以复性。分子量越大复性越难。浓度越大,复性越容易。此外,DNA的复性也与它本身的组成和结构有关。

(三)核酸的分子杂交

在DNA变性后的复性过程中,不同来源的DNA单链分子或RNA分子在同一溶液中,只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系,就可以在不同的分子间形成杂化双链,这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间,也可以在DNA和RNA,或RNA与RNA分子之间形成,这种现象称为分子杂交。分子杂交是核酸研究中的一个重要手段,在分子生物学和遗传学的研究中具有重要意义。可以用于分析样品中是否存在特定基因序列,基因序列是否存在变异,也可以用于研究基因的表达情况,因此广泛用于基因组研究、遗传病检测、刑事案件侦破及亲子鉴定、法医鉴定等领域,是分子生物学的核心技术。基因芯片等现代检测手段的最基本原理就是核酸分子杂交。 oNnLMqpkLvIGcLu0JfaMwMi/theUjnVs2iAia+5C5T3X+FBhf1HKECSURnhaZMXi

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