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文档简介
1、2.5 核酸的理化性质及其应用,2.5.1 核酸的一般性质 2.5.2 核酸的紫外吸收特性 2.5.3 核酸的变性、复性 2.5.4 分子杂交,2.5.1 核酸的一般性质 RNA为白色粉末,DNA是白色纤维状固体,二者均微溶于水,而不溶于一般有机溶剂中,故常用70%乙醇从水溶液中将核酸沉淀出来。 核酸既有碱性基团,又有磷酸基团,故为两性电解质,但酸性强。介质pH大于4时,呈阴离子,电泳时向阳极移动。 大多数DNA为线性分子,长度可达数厘米,直径仅为2nm,故DNA溶液粘度很高,分子极易断裂;RNA溶液粘度较小。,天然DNA,核苷酸总吸收值,变性DNA,2.5.2 核酸的紫外吸收特性(max=2
2、60nm),纯DNA OD260/OD280=1.8 纯RNA OD260/OD280=2.0,2.5.3 核酸的变性、复性,是双链核酸分子的二个重要物理特性; 双链DNA、RNA双链区、DNA: RNA杂交双链都有此性质。,2.5.3.1 核酸的变性(denaturation),(1)变性的概念:双螺旋结构打开,形成无规则线性结构的过程。,(2)结构和性质的变化: 化学键变化:氢键、疏水键断裂,不涉及共价键的断裂。 结构变化:改变核酸空间结构,一级结构不变。 增色效应:DNA变性后,溶液紫外吸收作用增强的效应。 原因:在双螺旋结构中,有序堆积的碱基紫外吸收降低,当DNA变性后,双链解开,碱基
3、外露, 260nm紫外吸收增大,产生增色效应。,(3)变性的因素: 加热 极端的pH 有机试剂(甲醇、乙醇、尿素等)。,DNA的热变性,特点: 狭窄性:变性温度范围小。 爆发式:像晶体的熔点,到达变性温度后,DNA很快变性解链,故名熔解温度。,DNA热变性曲线,熔解温度(melting temperature,Tm):DNA 分子双链解开50%所需温度。一般DNA的Tm值在80-90C之间。,Tm值的影响因素:,碱基组成: (G+C)含量越高,双螺旋结构的越稳定,Tm值越大,氢键数GC,A=T 。 计算Tm的经验公式(在0.2mol/L NaCl溶液中) : X%(G+C)=2.44(Tm-6
4、9.3) 另外,当DNA链碱基数20: Tm=4(G+C)+2(A+T),Tm值的影响因素:,DNA的均一性: DNA分子中碱基组成的均一性:如只含有一种碱基对的多核苷酸片段,Tm值范围很窄,变性时氢链断裂几乎可“齐同”进行 待测DNA样品组成的均一性:如样品中只含有一种病毒DNA,其 Tm 值范围较窄,若混有其它来源的DNA,则 Tm值范围较宽,复性:在一定条件下,变性DNA单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构,DNA的功能恢复。 减色效应:变性DNA复性过程中,伴有A260减小的现象。,2.5.3.2核酸的复性(renaturation),影响复性的因素,温度和时间 DNA浓度 DNA序列的复
5、杂度,温度和时间,一般认为比 Tm低25左右的温度是复性的最佳条件,一般为60 左右。 复性时温度下降必须缓慢,若在超过Tm的温度下迅速冷却至低温,复性几乎不可能。核酸实验中经常以此方式保持DNA的变性(单链)状态。,DNA浓度,DNA复性的第一步是两个单链分子间的相互作用“成核”。 “成核”速度与DNA浓度的平方成正比。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,简单顺序的DNA分子,如多聚(A)和多聚(T)这二种单链序列复性时,互补碱基的配对容易。 顺序复杂的DNA,如小牛DNA的非重复部分(一般以单拷贝存在于基因组中),这种复杂的特定序列要实现互补,显然要
6、比上述简单序列困难得多。,定义:不同来源的DNA单链间、单链DNA与RNA、RNA与RNA之间存在碱基配对区域,复性时形成杂交分子的现象。,2.5.4分子杂交(简称杂交,hybridization),常用的杂交方法有: Southern(DNA)印迹法:利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段,将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上,经干烤或者紫外线照射固定,再与相对应结构的标记探针进行杂交,用放射自显影或酶反应显色,从而检测特定DNA分子的含量。 Northern (RNA)印迹法: 将RNA固定在硝酸纤维素膜上后,用互补的,具有放射性标记的RNA或DNA探针与其杂交.,2.5.4分子杂交(简称杂交,hybridization),本章重点,五种碱基及相应的核苷酸及脱氧核苷酸的结构式;碱基与戊糖的连接方式;核苷酸残基的连接方式; DNA双螺旋结构的基本要点 tRNA的结构特点 一级结构:由7090个核苷酸组成单链;含较多的稀有碱基;5端多为PG 、3端多为CCAOH 。 二级结构:三叶草形、四臂
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