- 生物化學
- 梁金環 徐坤山 王曉凌主編
- 1473字
- 2020-04-30 19:05:40
第三節 核酸的理化性質
一、核酸的一般性質
核酸是極性化合物，微溶于水，不溶于乙醇、乙醚、三氯甲烷等有機溶劑。核酸分子中含有堿性的堿基和酸性的磷酸基，因此核酸是兩性電解質，但具有較強的酸性。磷酸殘基可解離成多陰離子狀態，多陰離子狀態的核酸可與金屬離子或堿性蛋白結合成鹽，核酸鹽的溶解度比游離酸的溶解度大得多。DNA和RNA均為線性大分子，有極高的黏度，RNA分子遠小于DNA，因而RNA的黏度也比DNA小得多。
二、核酸的紫外吸收性質
由于嘌呤及嘧啶雜環上有共軛雙鍵，使核酸在250～280nm紫外波段具有強烈的吸收，最大吸收峰在260nm處。利用這一特性，可以對核酸進行定量測定。
三、DNA的變性、復性與雜交
（一）DNA變性
DNA變性（DNA denaturation）是指在某些理化因素的作用下，DNA分子互補堿基對之間的氫鍵斷裂，雙鏈解離為單鏈的過程。這一過程不伴有共價鍵的斷裂，核酸的一級結構沒有破壞。引起DNA變性的因素很多，如加熱、有機溶劑、酸、堿、尿素等。
核酸在變性時，由于堿基更多的暴露，260nm的光密度值顯著升高，此現象稱為增色效應。
雙鏈DNA熱變性是在很窄的溫度范圍內發生的，呈爆發式。通常將DNA分子解鏈達50%時的溫度稱為“熔點”或解鏈溫度，用Tm表示。DNA的Tm通常在82～95℃。常用260nm的紫外吸收值的變化監測不同溫度下DNA的變性情況，所得的曲線稱為解鏈曲線（圖3-11）。
圖3-11 DNA解鏈曲線
DNA的Tm值主要受DNA的長度和GC含量的影響：分子越大，Tm值越高；GC含量越高，Tm值越高。
（二）DNA復性
核酸的變性在一定條件下是可逆的。去除變性因素，解開的互補單鏈恢復到天然雙螺旋結構的現象稱為復性（renaturation）。熱變性DNA一般經緩慢冷卻后即可復性，此過程被稱為退火（annexing）。若熱變性后的DNA，溫度突然急劇下降到4℃以下，則不發生復性。可利用這一性質保存變性后的DNA。伴隨著DNA復性，其紫外吸收值降低，黏度增加，同時恢復生物活性。
（三）核酸雜交
若將不同來源的DNA單鏈或RNA單鏈放在同一溶液中進行復性，只要不同單鏈間存在著一定程度的堿基配對關系，就可以形成雜化的雙鏈。這種雜化雙鏈可以在不同來源的DNA單鏈間形成，也可以在RNA單鏈間形成，甚至可以在DNA單鏈和RNA單鏈之間形成，這種現象稱為核酸雜交（hybridization）（圖3-12）。
圖3-12 核酸分子雜交原理示意圖
核酸雜交作為一項常規實驗技術，廣泛應用于生物化學、分子生物學和醫學相關領域，用于遺傳病的基因診斷、傳染病病原體的檢測和惡性腫瘤的基因分析等。
★ 考點提示：DNA變性、復性及雜交；核酸的紫外吸收性質
知識鏈接
核酸雜交的應用——印跡技術
最常用的是以硝酸纖維素膜作為載體進行雜交。英國分子生物學家E.M.Southern創立的Southern印跡法（Southern blotting）就是將凝膠電泳分離的DNA片段轉移至硝酸纖維素膜上后，再進行雜交。其操作基本過程是：DNA樣品酶切降解，瓊脂糖凝膠電泳分離DNA片段，于NaOH中變性，轉膜，再與標記的探針雜交，放射自顯影，即可鑒定待分析的DNA片段。
將RNA經電泳變性后轉移至纖維素膜上再進行雜交的方法，稱Northern印跡法（Northern blotting）。根據抗體與抗原可以結合的原理，用類似方法也可以分析蛋白質，這種方法稱Western印跡法（Western blotting）。
雜交技術可對含量極少的目的基因或蛋白進行分析，是研究核酸、蛋白質結構與功能的一個極其有用的工具。
思考題
一、名詞解釋
1. DNA的一級結構
2. DNA變性
3．核酸雜交
二、填空題
1．DNA水解后可得________、________、________。
2．核苷酸鏈中核苷酸的連接方式是________。
3．核酸的主要組成元素有______、________、________、________、________等；DNA的基本組成單位是__________、__________、__________和__________；RNA的基本組成單位是__________、__________、__________和__________。
4．真核生物成熟mRNA的5′-末端有__________，3′-末端有__________。
5．真核生物有__________、__________、__________和__________4種rRNA參與構成核糖體。
三、簡答題
1．DNA分子二級結構有哪些特點？
2．簡要說明tRNA二級結構的特點及其功能。
（袁海建）