核酸的理化性质

DNA
pH1.6, 37℃ 无嘌呤酸
对水透析
(除去嘌呤碱)
pH2.8 100℃、1hr
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嘧啶糖苷键的水解则需要较高温度：
嘧啶糖苷键(DNA或RNA)
甲酸(98~100%) 加热
密封(175℃ 2hr)
完全水解
尿嘧啶碱回收低
(DNA) (RNA)
三氟乙酸加热 (155℃ 60min)
三氟乙酸加热 (155℃ 80min)
完全水解 完全水解
嘧啶碱回收率高
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二、碱水解
RNA的磷酸酯键对碱敏感、因此RNA易被碱水解， 产生核苷酸。 在室温，0.3～1mol/L KOH，24h，就可将RNA完全水 解，得到2′-或3′-核苷酸的混合物。
DNA无2′-OH，因此对碱有一定抗性：
生理意义： DNA更稳定 ，是遗传信息的载体。 RNA是DNA的信使，完成任务后迅速降解。
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三、酶水解
（一）核酸酶的分类
①按底物专一性分类：
RNase（核糖核酸酶） DNase（脱氧核糖核酸酶）
核酸内切酶 ②按对底物作用方式分类： 核酸外切酶
小球菌核酸酶：内、外切均可 ③按磷酸二酯键断裂方式分类：
3′-OH与磷酸基之间断裂 如 蛇毒磷酸二酯酶
5′-OH与磷酸基之间断裂 如 牛脾磷酸二酯酶
由于嘧啶和嘌呤化合物杂环中N以及各取代基（-OH） 具结合和释放质子的能力，所以这些物质既有碱性解离又 有酸性解离。 各种碱基的解离特点及其常数见课本P505
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2.核苷的解离
核苷 = 碱基 + 戊糖。 戊糖的存在增强了碱基酸性解离。
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3.核苷酸的解离
由于磷酸基的存在，使核苷酸具较强的酸性
pI=1/2(pk1′+ pk2′)
pH<pI, 核苷酸带正电 pH>pI, 核苷酸带负电
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4.核酸的滴定曲线P506
Ⅰ：酸碱正向滴定；
Ⅱ：酸碱反向滴定。
天然DNA与变性DNA滴 定曲线不同，双链解开碱基 即参与酸碱滴定。 因此 DNA的酸碱滴定曲线对了解 DNA的酸碱变性有帮助。 DNA的酸碱变性使酸碱滴定 曲线不可逆
腺嘌呤核苷酸
含氮环 pK3 = 6.2
pK1 = 0.9
第二磷酸基
第一磷酸基
核
苷
酸度 离
的子
解
化 程
离
曲
鸟嘌呤核苷酸
pK2 = 3.7
含氮环 pK3 = 6.1
pK1 = 0.7
第二磷酸基
第一磷酸基
烯醇式羟基
pK2 = 4.3 含氮环
胞嘧啶核苷酸
pK1 = 0.8 第一磷酸基
pK3 = 6.3 第二磷酸基
磷酸酯键
嘧啶糖 苷键
核酸的水解：所有的糖苷键、磷酸酯键能被酸、碱和酶水解3 。
一、酸水解
糖苷键和磷酸酯键都能被酸水解，但糖苷键更易被酸 水解，嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱更易被酸水解。 对酸的敏感性： 糖苷键＞磷酸酯键
嘌呤糖苷键＞嘧啶糖苷键
4
对酸最不稳定的是嘌呤与脱氧核糖之间的糖苷键 （嘌呤碱） ：
大肠杆菌属名第一字母
所用大肠杆菌的菌株
EcoR I
种名头2个字母
细菌中已分离的这一类酶的编号
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14
四、N-糖苷酶类：各种非特异的糖苷酶或对碱基特异
的N-糖苷酶，可水解糖苷键。
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第二节 核酸的酸碱性质
核酸的碱基、核苷、核苷酸均能发生解离，因此核酸 也就具备了可解离的酸碱性质。
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1.碱基的解离
牛脾磷酸二酯酶从核酸的3’端逐个水解下3’核苷酸，称为核酸3’
外切酶，水解5’-OH形成的酯键。
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（二）核糖核酸酶类(RNase)
1.牛胰核糖核酸酶（RNaseⅠ）
最适pH ：7.0-8.2 产物：3′-嘧啶核苷酸或以其为结尾的寡核苷酸。是高度专
一的内切酶
2.RNase T1
耐热、耐酸 产物：3′-鸟苷酸或以其为结尾的寡核苷酸，专一性更高。
磷酸基（含两个羟基）的解离
pK’1 0.7~1.6 pK’2 5.9~6.5
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核苷酸的两性解离和等电点
胞嘧啶核苷酸的解离：
NH 2 + HN
NH 2
2
+ HN
O
ON
O
ON
HO P O CH 2 O
OH
HH
p K a 1= 0 .8 0 HO P O CH 2 O
O-
HH
H
H
H
H
1
OH OH +
CMP
④其它分类标准
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P503
③按磷酸二酯键断裂方式分类： 3′-OH与磷酸基之间断裂 如 蛇毒磷酸二酯酶 5′-OH与磷酸基之间断裂 如 牛脾磷酸二酯酶
P482
蛇毒磷酸二酯酶从核酸的5’端逐个水解下5’核苷酸 牛脾磷酸二酯酶从核酸的3’端逐个水解下3’核苷酸
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蛇毒磷酸二酯酶从核酸的5’端逐个水解下5’核苷酸,称为核酸5’ 外切酶，水解3’-OH形成的酯键。
3. RNase T2
产物：将tRNA完全水解为以3′-腺苷酸结尾的寡核苷酸
RNase只作用于RNA
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（三）脱氧核糖核酸酶类(DNase)
1.牛胰脱氧核糖核酸酶:DNaseⅠ
切断双链或单链DNA，产物：以5′-磷酸为末端的寡核苷酸
2.牛脾脱氧核糖核酸酶:DNaseⅡ
产物：以3′-磷酸为末端的寡核苷酸
线
尿嘧啶核苷酸
pK1 = 1.0 第一磷酸基
pK3 = 6.4 第二磷酸基
烯醇式羟基
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pH
由于核苷酸含磷酸与碱基，为两性电解质，它们在不 同pH的溶液中解离程度不同，在一定条件下可形成兼性离 子。
在第一磷酸基和含N环解离曲线的交叉处，带负电荷的 磷酸基与带正电荷的含N环数目相等，此时pH即为核苷酸 的等电点：
3.链球菌脱氧核糖核酸酶类
是一个内切酶，作用于DNA，产物为5’磷酸为末端的碎片，长度 不一，最适PH为7，需镁离子参与。
Dase只作用于DNA 12
4.限制性内切酶：
在细菌中发现有这类酶，主要降解外源DNA，第一个发现的限制 性内切酶是从大肠杆菌(E.coli.)中发现的(1968年)。
限制性内切酶的命名（以EcoR I 为例）：
NH 2
OH OH
±
CMP
Fra Baidu bibliotek
pICM=PpKa12 +pKa2
=
0.8+4.5 2
= 2.65
NH 2
3
N
N
pKa2=4.5
O
ON
HO P O CH 2 O
O-
HH
H
H
OH OH
CMP -
p K a 3 = 6 .4
O -
ON
O P O CH 2 O
O-
HH
H
H
OH OH
CMP --
pK2 = 3.7
核酸的物理化学性质
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核酸的一般物理性质
分子大小：DNA Mr 106～1010或更大 RNA Mr 104～106或更大
性状： DNA为白色纤维状固体，而RNA为白色粉末。 溶解度：DNA和RNA均不溶于一般的有机溶剂，微
溶于水，但它们的钠盐在水中溶解度较大。
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第一节 核酸的水解(P502)
嘌呤糖苷键