核酸物理化学性质
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变性与降解的区别：是否涉及共价键的断裂和分子量的改变。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
核酸的变性的特征
DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内 完成。因此，通常将引起DNA变性的温度称为融点， 用Tm表示。
一般DNA的Tm值在70-85C之间。DNA的Tm值与 分子中的G和C的含量有关。
当DNA的稀盐溶液加热到80-100℃时，双螺旋结构即发生解 体，两条链彼此分开，形成无规线团。
DNA变性后，它的一系列性质也随之发生变化，如紫外吸收 (260 nm)值升高, 粘度降低等。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
(二) 核酸的复性(renaturation) 核酸的复性:变性DNA在适当的条件下，两条彼此分
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Chapter13 核酸的物理化学性质
一、核酸的水解
（二）核酸的酶水解
脱氧核糖核酸酶类
1、牛胰脱氧核糖核酸酶(DNaseI)：从5′磷酸末端切下寡聚核苷酸。 2、牛脾脱氧核糖核酸酶(DNaseII) ：从5′磷酸末端切下寡聚核苷 酸。 3、限制性内切酶：存在于细菌体内，用于专一性地降解外源的DNA，
DNA一般对碱稳定，RNA对碱不稳定。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
一、核酸的水解
（二）核酸的酶水解
生物体内存在wk.baidu.com种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多聚核 苷酸链中的磷酸二酯键。 以DNA为底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA为底物 的RNA水解酶（RNases）。 根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。 核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端（3′端或5′ 端）开始，逐个水解切除核苷酸；核酸内切酶的作用方式刚 好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点 切断磷酸二酯键。 在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。 这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。
如果受到某些理化因素的破坏，其三维结构就要改变， 从而引起理化性质及生物学功能的改变，这种现象称 为核酸的变性。
变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。核酸的变性并不涉及 磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。 能够引起核酸变性的因素很多。温度升高、酸碱度改变、甲醛和 尿素等的存在均可引起核酸的变性。
Chapter13 核酸的物理化学性质
一、核酸的水解
（一）核酸的酸水解或碱水解
核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。
例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解， 生成2′或3′磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水 解性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有很 大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开磷 酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用形成水解产物。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
三、核酸的紫外吸收
在核酸分子中，由于 嘌呤碱和嘧啶碱具有 共轭双键体系，因而 具有独特的紫外线吸 收光谱，最大吸收峰 波长（λmax）在 260nm处，可以作 为核酸及其组份定性 和定量测定的依据。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
三、核酸的紫外吸收
摩尔磷消光系数 508页
增色效应：核酸发生变 性时，摩尔磷消光系数 增加 的现象。
减色效应：复性后，摩 尔磷消光系数 又降低的效应。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
(一) 核酸的变性(denaturation) 核酸的变性:维系核酸三维结构的碱基堆积力和氢键
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。
G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映 DNA分子中G, C含量，可通过经验公式计算：
（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44
影响DNA Tm大小的因素：DNA的均一性；G—C的 含量；介质中的离子强度。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
第13页/共17页
510页
(三) 核酸的杂交
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Chapter13 核酸的物理化学性质
限制性内切酶已成为基因工程最重要的工具酶。如 EcoRI
（请看教材503—504页）
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Chapter13 核酸的物理化学性质
二、核酸的分子量、溶解性、粘度和酸 碱性质
1、 分子量在数百至数百万之间；微溶于水，不溶于 有机溶剂；变性时粘度降低； 2、核酸的碱基、核苷和核苷酸均能发生解离。在一 定的条件下可形成兼性离子，为两性电解质，具有等 电点。
这样形成的新分子称为杂交DNA分子。DNA单链与 互补的RNA链之间也可以发生杂交。
核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有重要 意义。
Southern blotting （Southern印迹法）：DNA-DNA杂交 Northern blotting （Northern印迹法）：DNA-RNA杂交 Western blotting （Western印迹法）：抗原-抗体结合
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(二) 核酸的复性(renaturation)
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
(三) 核酸的杂交(hybridization)
热变性的DNA单链，在复性时并不一定与同源DNA 互补链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互 补序列的异源DNA单链形成双螺旋结构，叫核酸杂交。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
核酸的变性的特征
DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内 完成。因此，通常将引起DNA变性的温度称为融点， 用Tm表示。
一般DNA的Tm值在70-85C之间。DNA的Tm值与 分子中的G和C的含量有关。
当DNA的稀盐溶液加热到80-100℃时，双螺旋结构即发生解 体，两条链彼此分开，形成无规线团。
DNA变性后，它的一系列性质也随之发生变化，如紫外吸收 (260 nm)值升高, 粘度降低等。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
(二) 核酸的复性(renaturation) 核酸的复性:变性DNA在适当的条件下，两条彼此分
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Chapter13 核酸的物理化学性质
一、核酸的水解
（二）核酸的酶水解
脱氧核糖核酸酶类
1、牛胰脱氧核糖核酸酶(DNaseI)：从5′磷酸末端切下寡聚核苷酸。 2、牛脾脱氧核糖核酸酶(DNaseII) ：从5′磷酸末端切下寡聚核苷 酸。 3、限制性内切酶：存在于细菌体内，用于专一性地降解外源的DNA，
DNA一般对碱稳定，RNA对碱不稳定。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
一、核酸的水解
（二）核酸的酶水解
生物体内存在wk.baidu.com种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多聚核 苷酸链中的磷酸二酯键。 以DNA为底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA为底物 的RNA水解酶（RNases）。 根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。 核酸外切酶的作用方式是从多聚核苷酸链的一端（3′端或5′ 端）开始，逐个水解切除核苷酸；核酸内切酶的作用方式刚 好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点 切断磷酸二酯键。 在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。 这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。
如果受到某些理化因素的破坏，其三维结构就要改变， 从而引起理化性质及生物学功能的改变，这种现象称 为核酸的变性。
变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。核酸的变性并不涉及 磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。 能够引起核酸变性的因素很多。温度升高、酸碱度改变、甲醛和 尿素等的存在均可引起核酸的变性。
Chapter13 核酸的物理化学性质
一、核酸的水解
（一）核酸的酸水解或碱水解
核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。
例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解， 生成2′或3′磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水 解性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有很 大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开磷 酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用形成水解产物。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
三、核酸的紫外吸收
在核酸分子中，由于 嘌呤碱和嘧啶碱具有 共轭双键体系，因而 具有独特的紫外线吸 收光谱，最大吸收峰 波长（λmax）在 260nm处，可以作 为核酸及其组份定性 和定量测定的依据。
第5页/共17页
Chapter13 核酸的物理化学性质
三、核酸的紫外吸收
摩尔磷消光系数 508页
增色效应：核酸发生变 性时，摩尔磷消光系数 增加 的现象。
减色效应：复性后，摩 尔磷消光系数 又降低的效应。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
(一) 核酸的变性(denaturation) 核酸的变性:维系核酸三维结构的碱基堆积力和氢键
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。
G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映 DNA分子中G, C含量，可通过经验公式计算：
（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44
影响DNA Tm大小的因素：DNA的均一性；G—C的 含量；介质中的离子强度。
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
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(三) 核酸的杂交
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Chapter13 核酸的物理化学性质
限制性内切酶已成为基因工程最重要的工具酶。如 EcoRI
（请看教材503—504页）
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Chapter13 核酸的物理化学性质
二、核酸的分子量、溶解性、粘度和酸 碱性质
1、 分子量在数百至数百万之间；微溶于水，不溶于 有机溶剂；变性时粘度降低； 2、核酸的碱基、核苷和核苷酸均能发生解离。在一 定的条件下可形成兼性离子，为两性电解质，具有等 电点。
这样形成的新分子称为杂交DNA分子。DNA单链与 互补的RNA链之间也可以发生杂交。
核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有重要 意义。
Southern blotting （Southern印迹法）：DNA-DNA杂交 Northern blotting （Northern印迹法）：DNA-RNA杂交 Western blotting （Western印迹法）：抗原-抗体结合
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(二) 核酸的复性(renaturation)
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Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸的变性、复性及分子杂交
(三) 核酸的杂交(hybridization)
热变性的DNA单链，在复性时并不一定与同源DNA 互补链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互 补序列的异源DNA单链形成双螺旋结构，叫核酸杂交。