第六节-DNA的变性、复性
基础生物化学重点
基础生物化学重点一、名词解释1.蛋白质的空间结构：是指分子中各个原子和基团在三维空间的排列和分布。
2.蛋白质的变性与复性：蛋白质因受某些物理或化学因素的影响，分子的空间构象被破坏，从而导致其理化性质发生改变并失去原有的生物学活性；如果除去变性因素，在适当条件下蛋白质可恢复天然构象和生物学活性。
3.氨基酸的等电点：在一定的PH条件下，氨基酸分子所带的正电荷和负电荷数相同，即净电荷为零，此时溶液的PH称为氨基酸的等电点4.肽平面：多肽链中从一个Cａ到相邻Cａ之间的结构。
5.DNA的变性与复性：DNA在一定外界条件（变性因素）作用下，氢键断裂，双螺旋解开，形成单链的无规卷曲，这一现象称为变性；缓慢恢复原始条件，变性DNA重新配对恢复正常双螺旋结构的过程。
6.增色效应与减色效应：当DNA从双螺旋结构变为单链的无规则卷曲状态时，它在260nm处的吸收便增加，这叫“增色效应”；当核苷酸单链重新缔合形成双螺旋结构时，其A260降低，称减色效应。
7.熔解温度：核酸加热变性过程中，增色效应达到最大值的50%时的温度称为核酸的熔解温度(Tm)或熔点。
8.同工酶：是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构及理化性质等不同的一组酶。
9.多酶体系：由几个功能相关的酶嵌合而成的复合物，有利于化学反应的进行，提高酶的催化效率。
10.全酶：由蛋白质和非蛋白的小分子有机物或金属离子组成的有催化活性的酶。
11.酶的活性中心：酶分子中直接与底物结合并催化底物发生反应的区域。
12.亲核催化：酶分子的亲核基团攻击底物的亲电基团而进行的催化作用。
13.诱导契合学说：酶的活性中心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。
14.糖异生作用：以非糖物质(如丙酮酸、甘油、乳酸和绝大多数氨基酸、脂肪酸等)为前体合成为葡萄糖的作用。
15.回补反应：由于中间产物的离开，引起中间产物浓度的下降，从而引起循环反应的运转，因此必须不断补充中间产物才能维持循环正常进行，这种补充称为回补反应16.底物水平磷酸化：高能化合物将高能磷酰基转移给ADP形成ATP的过程。
DNA的变性和复性
DNA的变性和复性安徽省合肥市第六中学(230001) 吴久利1 概念将双链的DNA在中性盐溶液中加热,DNA分子中共价键不受影响,而互补的碱基对间氢键则被打开,从而使两条脱氧核苷酸链分开成为单链,这叫DNA的变性。
例如,把DNA投放在含有0.18 mol·L-1枸橼酸钠的溶液中,以100℃加热10min,可以完全分开成为单链。
加热使溶液中DNA分子的50%成为单链时,所需温度称为解链温度,记作T m。
因为在DNA分子中,A与T配对,氢键数是2个,G 与C配对,氢键数是3个,所以碱基对G≡C含量愈多,DNA稳定性愈高,愈加不容易由热或碱引起变性。
变性后的单链DNA在适当条件下又能恢复成为双链结构,这称为DNA的复性或退火。
变性后的DNA如果慢慢冷却,时间经过10h以上,DNA复性完全,因为在这个时间里,互补的碱基间又形成氢键。
复性速率可用几种方法测定,其中一个方法是应用分光光度计,在260nm波段测量光密度的变化。
因为随着单链的复性成为双链,紫外线的吸收逐渐减少。
DNA的复性速率与基因组中碱基顺序的复杂情况和重复程度有关。
顺序单调、重复程度高的DNA区段,例如顺序为-AT ATAT—的高度重复序列,与顺序变化大、重复程度低的DNA片段,例如单拷贝的结构基因相比,前者的复性速率明显地高于后者。
复性速率也受到反应液中的DNA初始浓度的影响:浓度越高,互补链的碰撞机会越多,复性速率越快。
但是如果加热到100℃的溶液迅即冷却,则DNA 仍然保持单链状态。
2 应用因为变性和复性仅影响互补碱基对间氢键的打开和重新形成,所以通过变性和复性可用来制备单链DNA,进行多核苷酸链间的分子杂交,测定异源双链的同源性(碱基序列间的相似性),以及估算G-C碱基对在DNA链中所占的比例等,在近代遗传学研究中有很多用处。
2.1 基因分离DNA双链中,G≡C碱基对有3个氢键,所以DNA分子中G≡C碱基对含量高时稳定性高。
dna的变性与复性的名词解释
dna的变性与复性的名词解释DNA（脱氧核糖核酸）是构成细胞遗传信息的基础，其变性与复性是DNA分子中重要的过程。
变性与复性指的是DNA分子在适当的条件下，发生结构性的变化和恢复到原来的结构的过程，这对于生命的传递和稳定起着关键作用。
一、DNA的变性DNA的变性是指DNA分子传统的双链结构发生解开、分离或部分解开的过程。
DNA的变性可以分为三种类型：热变性、脱氧希夫碱变性和机械变性。
1. 热变性热变性是DNA双链分子在高温条件下解开成两条单链的过程。
在高温下，DNA的双链结构会变得不稳定，氢键断裂，使得两条链分离。
这种变性是DNA研究中常用的一种方法，通过高温可以使得DNA分子在实验室中进行扩增和分析。
2. 脱氧希夫碱变性脱氧希夫碱变性是指DNA双链结构中的碱基与希夫碱（Sodium hydroxide）反应，导致DNA分子的碱基与糖的连接断裂，使得DNA分子发生解开的过程。
脱氧希夫碱变性在DNA测序和PCR等技术中被广泛应用。
3. 机械变性机械变性是指通过拉力、剪切力或压力等外力作用使DNA分子解开或变形的过程。
机械变性的研究对于了解DNA分子的结构特性和力学性质有着重要的作用。
二、DNA的复性DNA的复性是指DNA分子在适当条件下，由变性状态复原为原来的双链结构的过程。
DNA的复性可以分为两个阶段：退变性和复性。
1. 退变性退变性是指DNA从变性状态逐渐恢复原来的结构的过程。
在DNA被变性后，通过降低温度、添加离子、调节pH值等条件改变，DNA分子的碱基对会重新配对，使得DNA分子由单链状态逐渐恢复为双链结构。
2. 复性复性是指DNA从退变性状态完全恢复到原来的双链结构的过程。
复性的过程需要在适宜的条件下进行，包括适当的温度、盐浓度和pH值等。
复性过程是一个比退变性更为复杂和缓慢的过程，但是也是生物体能够传递遗传信息的重要保证。
三、DNA的变性与复性的意义DNA的变性与复性是生命体内调控基因表达和存储遗传信息的重要过程。
南开大学生物化学重点及《现代生物化学》第二版课后答案
第一章蛋白质化学（17学时）【目的要求】⒈ 掌握蛋白质的概念和化学组成；蛋白质的基本结构单位——氨基酸的分类及结构；蛋白质各级分子结构的内容和特点。
2．熟悉氨基酸、蛋白质的理化性质及分离鉴定方法。
3．了解蛋白质的分子结构与功能的关系及蛋白质一级结构的测定。
【教学内容】第一节蛋白质通论一、蛋白质是生命的物质基础二、蛋白质的分类：形状；功能；组成；溶解度三、蛋白质的元素组成第二节蛋白质的基本结构单位——氨基酸一、氨基酸的基本结构特征二、氨基酸的分类及结构三、蛋白质中不常见的氨基酸四、非蛋白质氨基酸五、氨基酸的理化性质1．一般物理学性质2．氨基酸的化学性质：酸碱性质，等电点六、氨基酸的化学反应1．茚三酮反应2．亚硝酸反应3． 2．4—二硝基氟苯反应（FDNB）4．甲醛反应5．二甲基氨基萘磺酰氯反应（DNS-Cl）6．与酰化剂的反应7．α-羧基的成酯反应8．侧链基团参加的反应七、氨基酸的分离和分析鉴定1．蛋白质的水解2．氨基酸的分离鉴定：离子交换柱层析，纸层析，薄层层析第三节蛋白质的结构一、蛋白质的一级结构1．肽键和肽链2．二硫键3．蛋白质的一级结构测定——片段重叠法二、蛋白质的二级结构1．酰胺平面和蛋白质的构象：肽平面，双面角，构象，构型2．维持蛋白质构象的作用力：氢键，离子键，范德华力，疏水作用，配位键，二硫键3．蛋白质二级结构的主要类型：α-螺旋，β-折叠，β-拐角，无规卷曲三、蛋白质的超二级结构和结构域1．超二级结构2．结构域四、纤维状蛋白质结构1．角蛋白：α-角蛋白，β-角蛋白2．胶原蛋白五、蛋白质的三级结构三级结构的特点：（1）（2）（3）（4）六、蛋白质的四级结构四级结构的特征：（1）（2）（3）（4）（5）第四节蛋白质的结构与功能一、蛋白质一级结构与空间结构的关系二、一级结构与功能的关系1．一级结构的微小差别可导致生理功能的重大不同（镰刀型细胞贫血症）2．同功能蛋白质中氨基酸顺序的种属差异与生物进化三、蛋白质的空间结构与功能1．蛋白质的变性与复性2．胰岛素的结构与功能3．血红蛋白与肌红蛋白的结构与功能4．免役球蛋白的结构与功能第五节蛋白质的理化性质一、蛋白质的胶体性质二、蛋白质的两性性质和等电点三、蛋白质的沉淀作用1．可逆沉淀作用：盐析与盐溶2．不可逆沉淀作用四、蛋白质的紫外吸收性质五、蛋白质的沉降作用第六节蛋白质的分离纯化与鉴定一、蛋白质分离纯化的基本原则二、细胞粉碎及蛋白质的抽提三、蛋白质分离纯化的主要方法1．离子交换柱层析法2．凝胶过滤法（分子筛）3．亲和层析法4．疏水层析法5．蛋白质沉淀法：等电点沉淀，盐析法，有机溶剂沉淀法四、蛋白质分子量的测定1．凝胶过滤2． SDS-PAGE五、蛋白质的纯度鉴定1．电泳2．等电聚焦：纯度，等电点六、蛋白质含量测定1．紫外吸收法2．染料结合法（Bradford）[返回索引]第二章核苷酸与核酸（13学时）【目的要求】1. 掌握核酸的化学组成; DNA的分子结构及生物学意义; RNA的种类及结构。
核酸的变性及复性
变性DNA的性质（之二）
溶液旋光性发生改变
变性后整个DNA分子的对称性及分 子局部的构型发生改变，使DNA溶 液的旋光性发生变化
变性DNA的性质（之三）
增色效应或高色效应
（ hyperchromic effect ） DNA变性后，DNA 溶液的紫外吸收 作用增强的效应
增色效应（一）
DNA分子在250－280nm 波长具有吸收 紫外光的特性，其吸收峰值在260nm 紫外吸收的结构基础是：DNA分子中碱基 间电子的相互作用 双螺旋结构中，有序堆积的碱基“束缚” 了这种作用 DNA变性后，双链解开，碱基间电子的相 互作用更有利于紫外吸收， 故而产生了增 色效应
Cot曲线
Cot l/2：在标准条件下（一般为0.18mol/L 阳离子浓度，400 核苷酸的片段长度）测得 的复性率达 50% 时的 Cot值 Cot l/2与核苷酸对的复杂性成正比 原核生物核酸分子， Cot l/2可代表基因组 的大小及基因组中核苷酸对的复杂程度 真核生物基因组中，因含有许多不同程度的 重复序列（repetitive sequence ），因此 Cot曲线要比S曲线复杂
核酸的变性和复性
• DNA的变性 • DNA的复性 • 核酸分子杂交
核酸的变性和复性
变性（denaturation） 复性（renaturation）
双链核酸分子的二个重要物理特性
双链DNA、RNA双链区、DNA:
RNA杂交双链（hybrid duplex） 以及其它异源双链核酸分子 （heteroduplex）都具有此性质
正比
溶液中DNA分子越多，相互碰撞结
合“成核”的机会越大
DNA顺序的复杂性
dna变性复性原理的应用
DNA变性复性原理的应用1. 简介DNA变性复性是指DNA链在外界条件下发生了形态和结构的改变，然后通过特定条件下的处理使其回复到原来的状态。
DNA变性复性原理的应用非常广泛，涉及生物学、医学、食品科学等多个领域。
2. DNA变性复性在生物学中的应用•DNA分离和纯化：DNA变性复性在DNA分离和纯化中起到了关键的作用。
通过变性处理，可以使DNA链断裂并与其他杂质分离开来，然后通过复性处理使DNA回到原来的结构，从而实现纯化。
•DNA电泳：DNA变性复性在DNA电泳中也有广泛的应用。
变性处理可以使DNA变得单链，并帮助DNA在电场中移动，从而实现DNA分离和检测。
•PCR技术：PCR技术是利用DNA变性复性原理进行DNA复制的一种方法。
通过变性处理使DNA变为单链，然后通过复性处理使DNA回到原来的状态，从而实现DNA的复制。
3. DNA变性复性在医学中的应用•DNA测序：在DNA测序中，DNA变性复性起到了关键的作用。
通过变性处理使DNA断裂并暴露出核酸序列，然后通过复性处理使DNA回到原来的结构，从而实现DNA测序。
•基因检测：基因检测是通过检测DNA序列中的特定基因变异来诊断疾病的方法。
DNA变性复性在基因检测中起到了核心的作用。
通过变性处理使DNA变为单链，使特定基因序列易于检测，然后通过复性处理使DNA回到原来的结构。
•DNA修复：DNA变性复性在DNA修复中也有重要的应用。
在DNA 损伤修复过程中，DNA链发生了变性，然后通过复性处理使DNA回到原来的状态，从而实现DNA的修复。
4. DNA变性复性在食品科学中的应用•食品安全检测：DNA变性复性在食品安全检测中有着重要的应用。
通过变性处理使DNA暴露出来，从而可以检测食品中是否存在基因改造成分或者其他污染物。
•食品品质评估：DNA变性复性也可以用于评估食品的品质。
通过变性处理使DNA断裂，然后通过复性处理使DNA回到原来的结构，从而可以评估食品中的DNA降解程度，来判断食品的新鲜程度和品质。
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释分子生物学名词解释1.cDNA（complementary DNA）：在体外以mRNA为模板，利用反转录酶和DNA聚合酶合成的一段双链DNA。
2.CpG岛：真核生物中成串出现在DNA上的CpG二核苷酸。
5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中，在高等生物CpG二核苷酸序列中的C通常是甲基化的，极易自发脱氨，生成胸腺嘧啶，所以CpG二核苷酸序列出现的频率远远低于按核苷酸按核苷酸组成计算出的频率。
3.C值（Cvalue）：通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量，以每细胞内的皮克（pg）数表示。
4.C值反常现象（C value paradox）：也称C值谬误。
指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C 值却很大，如一些两栖物种的C值甚至比哺乳动物还大。
5.DNA的半保留复制（semiconservative replication）：DNA 在复制过程中，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。
这样新形成的两个DNA 分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。
因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种复制方式被称为DNA的半保留复制。
6.DNA的半不连续复制（semi-discontinuous replication）：DNA复制过程中前导链的复制是连续的，而另一条链，即后随链的复制是中断的、不连续的。
7.DNA的变性（denaturation）和复性（renaturation）：变性是DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程。
复性是热变性的DNA经缓慢冷却，从单链恢复成双链的过程。
8.DNA聚合酶（DNA polymerase）：一种催化由脱氧核糖核苷三磷酸合成DNA的酶。
因为它以DNA为模板，所以又被称为依赖于DNA的DNA聚合酶。
不同种类的DNA 聚合酶可能参与DNA的复制和／或修复。
DNA双螺旋结构模型
DNA双螺旋结构模型，不仅与其生物功能有密切关系，还能解释DNA的重要特性棗变性与复性，这对于深入了解DNA分子结构与功能的关系又有重要意义。
1.DNA变性(denaturation)指DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。
变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基间的堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变。
凡能破坏双螺旋稳定性的因素，如加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等，均可引起核酸分子变性。
变性DNA常发生一些理化及生物学性质的改变：溶液粘度降低。
DNA双螺旋是紧密的刚性结构，变性后代之以柔软而松散的无规则单股线性结构，DNA粘度因此而明显下降。
溶液旋光性发生改变。
变性后整个DNA分子的对称性及分子局部的构性改变，使DNA溶液的旋光性发生变化。
15－8核酸的解链曲线增色效应(hyperchromic effect)。
指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。
DNA分子中碱基间电子的相互作用使DNA分子具有吸收260nm波长紫外光的特性。
在DNA双螺旋结构中碱基藏入内侧，变性时DNA双螺旋解开，于是碱基外露，碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收，故而产生增色效应。
对双链DNA进行加热变性，当温度升高到一定高度时，DNA溶液在260nm处的吸光度突然明显上升至最高值，随后即使温度继续升高，吸光度也不再明显变化。
若以温度对DNA溶液的紫外吸光率作图，得到的典型DNA变性曲线呈S型(图158)。
可见DNA变性是在一个很窄的温度范围内发生的。
通常将核酸加热变性过程中，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为核酸的解链温度，由于这一现象和结晶的融解相类似，又称融解温度(Tm,melting temperature)。
在Tm时，核酸分子内50%的双螺旋结构被破坏。
特定核酸分子的Tm值与其G ＋C所占总碱基数的百分比成正相关，两者的关系可表示为：Tm=69.3＋0.41(%G+C)一定条件下(相对较短的核酸分子)，Tm值大小还与核酸分子的长度有关，核酸分子越长，Tm值越大；另外，溶液的离子强度较低时，Tm值较低，融点范围也较宽，反之亦然，因此DNA制剂不应保存在离子强度过低的溶液中。
第六节 DNA得变性、复性
第六节 DNA得变性、复性一 DNA得变性(denaturation)DNA分子就是由两条头尾倒置得脱氧多核苷酸所组成,其中一条链得碱基与另一条得碱基之间有氢键连接,并以A－T,G－C互补,整个DNA分子呈双螺旋结构。
在加热、碱性等条件下,链间氢键断裂,形成两条单链结构,这种现象称为DNA变性(denaturation)。
DNA在溶液中发生变性伴随着一系列得物理化学性质得改变, 如紫外吸收强度得增加,此种现象称增色效应(hyperchromicity); 溶液粘度得降低;沉降速度增加等。
这些物理常数常用来研究各种DNA结构与功能。
对某一DNA来说,其紫外吸收强度(A260)就是双链DNA 单链DNA。
紫外吸收强度得增加与变性(解链)程度成正比。
若将A260 得增加作为温度得函数作图,可得解链曲线(图2-18)。
DNA得热变性常称为DNA得“融解”( melting), 解链曲线得中点所示温度称为Tm 或称为融点,Tm 表示使50%DNA分子解链得温度。
不同种类DNA有不同得解链曲线, 也有不同得Tm , Tm随G+C%含量呈线性增加(图2－ 19)。
每增加1%G+C含量,Tm增加约0、4℃,这就是由于G/C碱基对之间得氢键多于A/T对之故。
溶液得离子强度Tm有较大得影响,单价阳离子浓度每增加10倍,Tm增加16、6℃。
某些化学试剂能显著影响Tm 值,例如甲酰胺能破坏氢键, 使Tm大大降低。
图2- 18 DNA变性过程与变性曲线图2- 19 G+C 含量对变性得影响DNA在变性过程中,其分子量不变,但二级结构中得氢键破坏,在双螺旋解旋分离为两条链得过程中,一级结构中得共价键都不破坏。
DNA变性有两个阶段,第一阶段部分解链,已解开部分不规则卷曲;第二阶段为完全解开,形成两条单链,此时若迅速泠却,每条链自身卷曲,部分区域形成链内双螺旋(见图2-20)。
第一阶段变形可以逆转,即当温度降低时,已解开得链又会重新盘绕,形成完整得天然双螺旋。
核酸变性和复性的名词解释
核酸变性和复性的名词解释从分子生物学的角度来看，核酸变性和复性是非常重要的概念，它们涉及到生物体内的核酸分子在不同环境下的结构变化和恢复过程。
本文将对核酸变性和复性进行解释，并探讨其在生物学研究中的意义和应用。
首先，我们需要了解核酸的基本结构。
核酸是生物体内的重要分子，包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。
它们由一系列核苷酸单元组成，每个核苷酸由一个糖分子、一个碱基和一个磷酸基团组成。
核酸分子的碱基序列决定了遗传信息的存储和传递，因此核酸的结构和稳定性对生命活动至关重要。
核酸变性是指核酸分子在一定条件下，例如高温、酸碱性改变或有机溶剂的影响下，碱基间的氢键断裂，导致双链DNA或RNA分子的二级结构解开的过程。
在这种情况下，核酸分子会从双链结构变为单链结构，碱基之间的相互作用减弱或消失。
这种结构变化被称为核酸变性。
核酸变性过程中，DNA或RNA的碱基序列不会改变，因此可以通过适当的条件（如温度降低或溶剂条件的改变）来促使核酸分子复性，即恢复到原来的二级结构。
核酸分子的复性是一个逆过程，通过重新形成碱基间的氢键，使核酸分子从单链的状态回到双链的状态。
核酸变性和复性在生物学研究中有着广泛的应用。
首先，研究核酸的变性和复性过程可以帮助我们理解DNA和RNA的结构性质和稳定性。
通过探索影响核酸分子结构的因素，我们可以更好地了解核酸在生物体内的功能和活动方式。
其次，核酸变性和复性也是核酸杂交技术的基础。
核酸杂交是一种重要的实验技术，通过配对互补的核酸序列，可以检测和分离特定的DNA或RNA序列。
在核酸杂交实验中，通常需要将目标DNA或RNA与一个互补序列的探针DNA或RNA进行杂交。
在高温下，探针和目标序列会分离，然后通过降温使其复性结合。
这种通过核酸变性和复性的方式，可以实现对特定核酸序列的检测和分析。
此外，核酸变性和复性对于理解生物体内的基因调控也有重要意义。
在细胞内，DNA经常需要解开双链结构以进行转录和复制。
分子生物学课件第二章DNA的结构
• DNA的碱稳定性 • DNA对碱相对稳定 • RNA在碱性溶液中易降解为2’, 3’环式单核苷酸中间
产物, 然后很快转变为2’ 单核苷酸和3’单核苷酸。
• DNA结构的表示法
DNA一级结构的重要性
•携带遗传信息 •决定DNA的二级结构 •决定DNA的空间结构
• 两条链上的碱基以氢键相连, G与C配对, A与T配对。 嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧
C-G T-A
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
• 大沟和小沟, 特别是大沟, 对于在遗传上有重要功 能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是 非常重要的, 只有在沟内, 蛋白质才能“感觉”到 不同碱基顺序, 而在双螺旋结构的表面全是相同的 磷酸和脱氧核糖的骨架, 没有什么信息可言。
用。阳离子可对之产生屏蔽。DNA溶液的 离子浓度越低, DNA越不稳定。 （四）碱基分子内能 碱基内能越高, 氢键和碱基堆积力越容易被破 坏, DNA双链越不稳定
嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响 碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同， 双螺旋的稳定性具有显著的差异。从嘌呤到嘧啶 的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶 到嘌呤方向的碱基堆集作用。 5’ TA 3’ 的Tm值最低。 TATA框: RNA聚合酶的结合位点。 UAA: 终止密码子。
• 决定双螺旋结构状态的因素 • （一）氢键 • 1 .碱基的氢供体 • 氨基、羟基 • 2.碱基的氢受体 • 酮基、亚氨基 • 3.G·C对及A·T对之间的氢键 • 在一定范围内DNA的稳定性与G·C百
分含量成正比 • Tm=69.3+0.41(%G+C)
生物化学微教材-DNA的变性和复性
DNA的变性、复性与分子杂交（一）DNA变性DNA变性是指在某些理化因素作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，DNA双螺旋结构松散，变成单链。
DNA变性时，维持双螺旋稳定性的氢键断裂，破坏了碱基间的堆积力，但其一级结构的改变。
加热、极端的pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等，凡能破坏双螺旋稳定性的因素均可引起核酸分子变性。
DNA的变性过程是突变性的，在很窄的温度区间内完成。
变性后的DNA常发生增色效应、粘度降低、沉降系数增加等一些理化及生物学性质的改变，变性核酸将失去部分或全部的生物活性。
（二）增色效应指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。
DNA分子中碱基间相互作用使DNA分子有吸收260nm波长紫外光的特性。
变性前，碱基藏在DNA双螺旋结构内侧，变性时DNA双螺旋解开，碱基外露，因而产生增色效应。
（三）TmTm 又叫DNA解链温度。
DNA变性是在一个很窄的温度范围内发生的。
通常将核酸加热变性过程中，核酸分子内50%的双螺旋结构被破坏时的温度称为核酸的解链温度。
由于G 与C之间是三个氢键，A与T之间是两个氢键，因此特定核酸分子的Tm值与其G + C所占总碱基数的百分比成正相关，一般DNA的Tm值在70-85 C之间。
在相对较短的核酸分子中，Tm值大小还与核酸分子的长度有关，核酸分子越长，Tm值越大。
此外，溶液的离子强度较低时，Tm值较低，熔点范围也较宽。
DNA制剂不应保存在离子强度过低的溶液中。
（四）DNA复性指变性DNA在去除变性因素作用下，二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象称为DNA复性。
热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程又称为退火。
DNA的复性不仅受温度影响，还受DNA自身特性等其他因素的影响。
一般认为比Tm低25℃左右的温度是复性的最佳条件，越远离此温度，复性速度就越慢。
复性时温度下降必须是一缓慢过程，若迅速冷却至低温，复性几乎是不可能的，因此常将变性的核酸放在4℃以下，以保持DNA的变性状态。
dna的变性与复性名词解释
dna的变性与复性名词解释DNA的变性与复性：从微观到宏观的生命奇迹人类与生俱来就对生命的奥妙抱有无尽的探索渴望。
一直以来，DNA（脱氧核糖核酸）作为生命的编码器，引发了许多关于它的变性与复性的研究和讨论。
在这篇文章中，我们将深入探讨DNA的变性与复性，并为读者提供一些解释。
DNA是由核苷酸序列组成的分子，它携带着生命的遗传信息。
尽管DNA在所有生物中都起到了相同的作用，但是它们的结构和功能却存在一些微妙的差异。
变性和复性旨在研究这些差异以及它们对生物进化和适应性的影响。
DNA的变性是指DNA分子在受到特定外界因素刺激后，结构和功能的改变。
这些外界因素可以是温度、pH值、化学物质、辐射等等。
变性会引起DNA双链断裂、碱基组成改变、DNA链的卷曲和扭曲等结构变化。
这些改变可能会导致DNA信息的丧失或改变。
变性可以在多个层次上发生。
最常见的变性类型是蛋白质的变性，这种变性通常指的是蛋白质的结构发生改变，从而影响其功能。
对于DNA而言，主要的变性类型是单链断裂和双链断裂。
单链断裂是指DNA链的某一部分断裂，而双链断裂是指DNA分子两个链同时断裂。
除了变性，DNA还有复性的能力，即在一定条件下恢复其原有的结构和功能。
复性具有生命的奇妙特性，从微观到宏观都可以来观察和解释。
在细胞中，存在着各种修复机制，以帮助DNA复性。
这些修复机制包括直接通过酶催化和提供模板的过程，以及间接通过调控蛋白质的表达以帮助DNA恢复。
DNA复性的过程可以被看作是生命力的一种表现。
它使得DNA成为一个能够适应环境变化的编码器。
复性对生物进化起到了至关重要的作用，因为它能帮助生物体修复和保护其遗传信息。
此外，复性还在医学领域中具有巨大的潜力。
研究人员已经利用DNA复性的原理开发出了各种基因治疗和修复策略，用于治疗遗传性疾病。
然而，复性并不总是完美的。
有时候，复性过程中可能会出现错误，导致DNA链发生突变。
突变是DNA序列的变化，它可以是基因型的改变，也可以是染色体结构的改变。
dna的复性名词解释
dna的复性名词解释DNA是人类生物体内最基本的遗传物质之一，它的复性是一个重要的概念和过程。
复性指的是DNA分子从无序状态回归到有序状态的过程，也可视为DNA 双链从松散状态重新排列为紧密的螺旋结构的过程。
在这篇文章中，我们将详细讨论DNA的复性以及与之相关的一些重要概念和实际应用。
DNA是由许多核苷酸单元组成的长链结构，核苷酸由含有磷酸基团的糖和氮碱基组成。
DNA的复性是一个自然而然的过程，它发生在细胞内的各种生物学过程中，如DNA复制、DNA修复和基因转录等。
复性的历程涉及多个分子和产物之间的相互作用。
复性是通过DNA中氢键的重新配对来实现的。
DNA中的碱基有四种类型：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
这些碱基通过氢键的配对来保持DNA的稳定性。
具体而言，A总是与T配对，而G总是与C配对。
这种配对限制了DNA双链中碱基的排列方式，使其具有特定的序列和结构。
DNA的复性过程可以分为两个阶段：熔解和重组。
熔解是指DNA双链中的氢键被打破，双链分离成两个单链。
熔解过程通常发生在高温环境下，如PCR实验中的退火步骤。
在退火过程中，DNA的复性开始，DNA双链中的氢键断裂，使两个单链分离。
在DNA双链分离后，复性过程的第二个阶段-重组发生。
重组是指两个单链通过氢键重新配对，形成一对对碱基的互补配对的双链。
这个阶段发生在DNA分子降温并回到正常温度的过程中。
DNA的复性对于生物体的正常功能至关重要。
在DNA复制的过程中，DNA 分子必须先进行复性，然后才能进行新的双链的合成。
在基因转录的过程中，DNA的复性使得转录酶能够通过与DNA双链结合并解开它以读取基因信息。
DNA的复性不仅在生物学中有重要作用，还被广泛应用于分子生物学和遗传学的实验研究中。
其中最具代表性的应用之一就是聚合酶链式反应（PCR）。
PCR 是一种体外人工复制DNA的方法，它的核心原理要求DNA双链在高温下发生复性以及双链分离的过程。
生物化学中dna复性的名词解释
生物化学中dna复性的名词解释DNA复性，也称为DNA回复性或DNA变性回复性，是指DNA分子在经历高温、低温、pH变化或化学处理等外部刺激后，恢复其原有的双链结构的过程。
DNA是生物体内传递遗传信息的分子，具有双链结构，包含了由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）组成的编码序列。
DNA复性是DNA分子的一个重要特性，对于维持细胞正常功能和遗传传递具有重要意义。
1. DNA结构DNA具有双螺旋结构，由两条互补配对的链组成。
每条链由一系列核苷酸单元组成，核苷酸由一个糖分子（脱氧核糖）与一个碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）以及一个磷酸分子组成。
两条链通过碱基间的氢键形成稳定的双螺旋结构。
2. DNA复性的原因DNA复性的原因主要是双链结构的稳定性。
DNA双链结构的稳定性是由碱基间的氢键和疏水相互作用力共同维持的。
当DNA受到高温、低温、pH变化或化学处理等外部刺激时，这些外部因素破坏了氢键和疏水相互作用力的平衡，导致DNA的双链结构解开。
解开的DNA链可通过合适的条件重新结合，实现复性。
3. DNA复性的过程DNA复性是一个动态的过程，通常分为两个步骤：解旋和复性。
解旋是指DNA分子的双链结构在受到外部刺激后解开的过程，这一过程由一些使DNA双链断裂的因素引起，如热、酸、碱等。
解旋后的DNA链可以通过碱性、温度或电场等条件的改变重新复性，这个过程称为复性。
4. DNA复性的影响因素DNA复性的速率和效率受到多种因素的影响。
例如，DNA的序列和长度可以影响复性的速率，一般情况下，长度较短的DNA分子更容易复性。
此外，温度、碱性和离子浓度也会对复性过程产生影响。
正常情况下，DNA复性的最适温度是37摄氏度，催化剂和辅助因子也可以加速复性的过程。
5. DNA复性在生物中的重要性DNA复性是生物体内维持遗传信息稳定性的一个重要过程。
当DNA分子受到损伤时，如紫外线照射、化学物质的作用或细胞自身的代谢产物，即DNA损伤。
《现代林业生物技术》课程大纲2
《现代林业生物技术》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：现代林业生物技术（英文）：Modern Forestry Biotechnology课程编号：14371097课程学分：1.5课程总学时：24课程性质：专业课二、课程内容简介生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其它基础学科的科学原理，利用生物体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合的学科。
它主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及生化工程等五项新技术。
这五项技术是互相联系、互相渗透的，其中以基因工程为核心。
本课程涉及诸多内容，而学时有限，因此，在教学中根据专业具体情况和培养目标，酌情选择授课章节。
三、教学目标与要求生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其它基础学科的科学原理，利用生物体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合的学科。
它主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及生化工程等五项新技术。
这五项技术是互相联系、互相渗透的,其中以基因工程为核心。
现代生物技术是以70年代DNA重组技术的建立为标志的。
通过基因工程技术的形成和发展带动了现代发酵工程、现代酶工程、现代细胞工程以及蛋白质工程的发展，促进了基因组学、蛋白质组学和生物信息学的产生以及生物芯片、组织工程等新技术的兴起，形成了现代生物技术的体系。
本课程包括课堂讲授、实验教学二个环节。
课堂教学主要讲透基本理论，力求反映现代生物技术的发展和研究动态。
实验教学是教学中的重要环节，尤其是发展迅速，新知识、新概念、新技术不断涌现的学科，它不仅有利于提高学生学习理论的兴趣，加深对基本原理的理解，培养学生的实验技能。
四、教学内容与学时安排第一章绪论（2学时）1. 教学目的与要求：让学生初步了解生物技术的概貌、基本内含和主要应用。
2. 教学重点与难点：重点讲授生物技术的概念，生物技术所涉及学科内容，介绍生物技术发展简史，现代生物技术对经济社会发展的影响。
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第六节 DNA的变性、复性一 DNA的变性(denaturation)DNA分子是由两条头尾倒置的脱氧多核苷酸所组成，其中一条链的碱基与另一条的碱基之间有氢键连接，并以A－T，G－C互补，整个DNA分子呈双螺旋结构。
在加热、碱性等条件下，链间氢键断裂，形成两条单链结构，这种现象称为DNA 变性（denaturation）。
DNA在溶液中发生变性伴随着一系列的物理化学性质的改变, 如紫外吸收强度的增加,此种现象称增色效应(hyperchromicity)；溶液粘度的降低；沉降速度增加等。
这些物理常数常用来研究各种DNA结构和功能。
对某一DNA来说，其紫外吸收强度(A260)是双链DNA 单链DNA。
紫外吸收强度的增加与变性(解链)程度成正比。
若将A260 的增加作为温度的函数作图，可得解链曲线(图2-18)。
DNA的热变性常称为DNA的“融解”（ melting），解链曲线的中点所示温度称为Tm 或称为融点，Tm 表示使50%DNA分子解链的温度。
不同种类DNA有不同的解链曲线，也有不同的Tm ， Tm随G+C%含量呈线性增加(图2－ 19)。
每增加1%G+C含量，Tm 增加约0.4℃，这是由于G/C碱基对之间的氢键多于A/T对之故。
溶液的离子强度Tm有较大的影响，单价阳离子浓度每增加10倍，Tm增加16.6℃。
某些化学试剂能显著影响Tm 值，例如甲酰胺能破坏氢键，使Tm大大降低。
图2- 18 DNA变性过程和变性曲线图2- 19 G+C 含量对变性的影响DNA在变性过程中，其分子量不变，但二级结构中的氢键破坏，在双螺旋解旋分离为两条链的过程中，一级结构中的共价键都不破坏。
DNA变性有两个阶段，第一阶段部分解链，已解开部分不规则卷曲；第二阶段为完全解开，形成两条单链，此时若迅速泠却，每条链自身卷曲，部分区域形成链内双螺旋（见图2-20）。
第一阶段变形可以逆转，即当温度降低时，已解开的链又会重新盘绕，形成完整的天然双螺旋。
第二阶段DNA双链完全分开，很难恢复到天然构型。
图2-20 DNA热变性过程轻度变性，往往只有A-T分开，G-C不分开，富含A-T的区域就形成小“泡”，富含G-C区域保持双链结构，在电镜中可以可以观察到这种结构，从而推测DNA 的结构特征（见图2-21）。
已变性的DNA，若两条单链硷基组成不同，嘌呤比例高低不一，分子量和分子密度也就不同，所以可以用密度梯度离心或电泳法将变性后形成的两条单链分离开来。
图2-21 电子显微镜下的DNA分子的部分变性二 DNA复性(renaturation)在去除变性条件下，两条变性的碱基互补的单链DNA可以恢复成双链结构，恢复原有的物理化学特性和生物学活性, 这种现象称为DNA复性(renaturation）,或称为退火（annealing）。
影响变性与复性过程的主要因素是温度、DNA浓度、复性时间和盐浓度、变性剂浓度。
与两条链之间碱基互补的程度当然更有关系。
复性的最适宜温度是Tm下25。
C，在这温度下不易发生硷基错配和链内硷基配对，如果，加热变性后将变性DNA立即置于冰中，会仍然保持变性状态。
一般来说，DNA 浓度愈高，复性愈快，因为在一定时间里，互补的单链DNA发生碰撞的几率愈高。
时间愈长，发生复性愈多。
高盐浓度易于复性，有变性剂存在下，不易复性。
一般来说，DNA浓度越高，两条互补单链相遇的几率增加，复性的速率就增加。
DNA复性决定于互补单链DNA的随机碰撞, 是双分子反应，服从二级反应动力学规律, 反应速率可用下式表述:dC/dt=kC2 (1)C 代表在t时间单链DNA的浓度, k为复性速度常数。
对(1)式进行积分:C/C o=1/(1+kC o⋅t) (2)当反应进行到一半时, 即在 t1/2时, 式(2)变成C/C o=1/2=1/(1+kC o⋅t1/2) (3)简化成C o⋅t1/2 =1/k (4)任何DNA的复性都可以用它的速度常数k来描述(单位是浓度-1⋅时间-1)或以速度常数k的倒数即 C0⋅t1/2 (单位是浓度⋅时间)来表示。
从方程(4)可知, 控制复性反应的参数是DNA初始浓度(C0)和保温时间(t)的乘积, 即C0⋅t，可读作“Cot”，用mol/L⋅S表示。
达到半复性时的 C0⋅t称为 C0⋅t1/2。
C0⋅t1/2 愈大, 反应就愈慢。
可以用图2-22的C0⋅t曲线表示DNA复性反应。
用已经复性的DNA部分（1-C/C0）对C0t的对数作图。
图2-22是几种基因组的C0⋅t曲线，从图中可见每一种曲线的形状相同。
反应进行到10%和90%时的两点，C0⋅t值相差100倍。
但每一种C0⋅t1/2是不同的。
表明复性是单质性的，仅有一种复性速率相同的组分。
如果两点的比值大于100倍，表明复性是异质性的，含有两种或两种以上复性速率不同的组分。
图2-22 DNA复性速率与其长度成正比C0⋅t1/2值同基因组中DNA量直接有关。
随着基因组变得更复杂，一定质量中个别DNA顺序的拷贝数会愈少。
例如DNA的C0.为12pg （1pg 约1X109 bp），若细菌基因组的大小为0.004pg(约4X106bp)，那么12pg的DNA中细菌基因组每一种顺序有3000拷贝（12pg/0.004pg=3000）,若大小为3pg（约3X109bp）真核基因组，那么12pg的DNA中，真核基因组的每一种顺序仅有4个拷贝。
因此同样浓度的DNA，在真核基因组中每一种顺序的频率比细菌要低5楷。
因为复性反应的速率取决于互补顺序的频率，如果真核基因组中的一种顺序频率要达到同细菌基因组的一种顺序相同，那麽真核基因的DNA浓度就要比细菌大750倍，或者，相同量的DNA 耍达到相同的复性程度，反应时间就要延长750倍。
因此，真核细胞DNA复性反应的C0t1/2是细菌的 750倍。
在不存在重复序列的情况下，DNA的C0t1/2值与基因组大小呈正比。
因此C0t1/2值可以用来表示反应体系中存在的不同序列DNA的总长度。
把这个总长度称为复杂性（Complexity），通常是以硷基对数来表示复杂性。
任何基因组或它的一部分DNA的复性反应都有一个同它的复杂性成比例的C0t1/2。
因此任何DNA的复杂性就可以用它的C0t1/2值同已知其复杂性的标准DNA的C0t1/2相比较来测定。
人们通常用大肠杆菌DNA当作标准。
大肠杆菌DNA的复杂性就是用它的整个基因组的长度作标准（把大肠杆茵DNA看作都是单拷贝的），即4.2X106bp，可以得出下式：C0t1/2（任何基因组DNA）任何基因组DNA的复杂性----------------------- = ---------------------C0t1/2（大肠杆菌DNA） 4.2X106bp4.2X106bp× C0t1/2（任何基因组DNA）所以任何基因组DNA的复杂性=---------------------------------------C0t1/2（大肠杆菌DNA）真核基因组合有几种顺序组分：当真核基因组DNA用复性动力学进行鉴定时，发现其复性反应的Co·t 值的范围常跨越8个数量级，即从10-4至104，这个数值比方程（2）所预计的100倍要大许多（见图2-23），表明真核基因组DNA的复性反应是异质性的，即其中含有复性速率彼此不同的两个或两个以上的组分。
出现这种差异的原因是方程（2）应用于单个动力学纯的组分，相差100倍，但一个基因组实际上包含有几个动力学组分，那么每一种组分都有它自己所特有的复性动力学，那么它们的差值就远远大于100倍。
图2-23表示的是真核基因组DNA复性的Co⋅t曲线，其Co⋅t 值从10－4到104。
复性反应分成三个不同的阶段，第一阶段与第二阶段之间有一个平坦的区域，第二阶段与第三阶段之间有轻微的重叠，每一阶段都代表了基因组不同的动力学组分。
第一阶段的组分叫快复性组分，占总DNA的25%，Co·t值在10-4至10-2之间，为0.0013。
图2-23 真核基因DNA复性动力学第二阶段的组分叫中速复性组分，占总DNA的30%，Co⋅t 值在0.2～100之间，Co⋅t1/2为1.9。
第三阶段的组分叫慢复性组分，占总DNA的45%，Co⋅t 范围在100～10000之间，Co⋅t 1/2为630。
为了计算这些组分的复杂性，每一种都得以独立的动力学组分来处理，即单独与标准DNA进行比较。
慢复性组分占总DNA的45%，那么它的C0就是0.45，其Co⋅t 1/2就是0.45×630=283。
假定在相同条件下，大肠杆菌DNA的复性反应的Co⋅t 1/2是4，，复杂性是4.2×106bp，将各项值代入（5）式，那么4.2×106bp×283慢复性DNA的复杂性=-------------------- = 3×108bp4用相同的方式处理其余两个组分4．2×106bp×1.9X0.3中速复性的DNA复杂性= -------------------- = 6×105 bp44．2x106bpX0.0013X0.25快速复性的DNA复杂性= -------------------------- = 340 bp4从上面结果可见，一个组分复性愈快，其复杂性就愈小。
从非重复顺序DNA的复杂性可以估计出基因组大小。
慢复性组分的复杂性相对应于它物理上的大小。
假定图2－22中的基因组用化学方法测出其单倍体DNA含量为7×l08bp，那么它的45%就是3．15×l08bp，这同比用动力学方法测得的数值稍大了一点（3×l08bp），但可以看作是相同的。
因此，可以说慢复性组分的复杂性无论是用化学方法，还是用动力学方法测定，得到的结果都是相同的。
用化学方法恻得的数值叫化学复杂性，用动力学方法测得的数值叫动力学复杂性。
这两个数值的一致性意味着慢复性组分含有的DNA顺序在基因组中都是唯一的，即是非重复顺序。
在变性以后，每一个单链仅能同它相互补的单链进行复性，在原核细胞中几乎都是唯一的，而在真核细胞中通常不是唯一的，只是占大多数，这部分DNA叫非重复顺序DNA。
我们能用非重复顺序DNA的复杂性估计出基因组的大小。
例如非重复顺序DNA 的复杂性为3×l08bp，这部分DNA占总DNA量的45%，那么，3.0×l08bp×0.45=6.6×108bp，这就是基因组的大小。
这就提供了另一个独立的方法来估计基因组的大小。
这同化学方法测定的结果（7.0×l08bp）是非常接近的。
用动力学测定的复杂性对用化学方法测定的单倍体DNA含量作图，结果非常一致，表明非重复顺序DNA组分都是由在基因组中仅有一个拷贝的DRA顺序组成。