第三節(jié)　核酸的理化性質(zhì)

一、核酸的一般性質(zhì)

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(jī)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(zhì)，但具有較強(qiáng)的酸性。磷酸殘基可解離成多陰離子狀態(tài)，多陰離子狀態(tài)的核酸可與金屬離子或堿性蛋白結(jié)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(yuǎn)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(zhì)

由于嘌呤及嘧啶雜環(huán)上有共軛雙鍵，使核酸在250～280nm紫外波段具有強(qiáng)烈的吸收，最大吸收峰在260nm處。利用這一特性，可以對(duì)核酸進(jìn)行定量測(cè)定。

三、DNA的變性、復(fù)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(bǔ)堿基對(duì)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(jià)鍵的斷裂，核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有破壞。引起DNA變性的因素很多，如加熱、有機(jī)溶劑、酸、堿、尿素等。

核酸在變性時(shí)，由于堿基更多的暴露，260nm的光密度值顯著升高，此現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。

雙鏈DNA熱變性是在很窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的，呈爆發(fā)式。通常將DNA分子解鏈達(dá)50%時(shí)的溫度稱為“熔點(diǎn)”或解鏈溫度，用T_m表示。DNA的T_m通常在82～95℃。常用260nm的紫外吸收值的變化監(jiān)測(cè)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）。

DNA的T_m值主要受DNA的長(zhǎng)度和GC含量的影響：分子越大，T_m值越高；GC含量越高，T_m值越高。

（二）DNA復(fù)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(bǔ)單鏈恢復(fù)到天然雙螺旋結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象稱為復(fù)性（renaturation）。熱變性DNA一般經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)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(fā)生復(fù)性。可利用這一性質(zhì)保存變性后的DNA。伴隨著DNA復(fù)性，其紫外吸收值降低，黏度增加，同時(shí)恢復(fù)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(jìn)行復(fù)性，只要不同單鏈間存在著一定程度的堿基配對(duì)關(guān)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(xiàn)象稱為核酸雜交（hybridization）（圖3-12）。

核酸雜交作為一項(xiàng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，用于遺傳病的基因診斷、傳染病病原體的檢測(cè)和惡性腫瘤的基因分析等。

★ 考點(diǎn)提示：DNA變性、復(fù)性及雜交；核酸的紫外吸收性質(zhì)

思考題

一、名詞解釋

1. DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

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(gòu)成核糖體。

三、簡(jiǎn)答題

1．DNA分子二級(jí)結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？

2．簡(jiǎn)要說明tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其功能。

（袁海建）