03核酸的化学性质

1、（一）、核酸的一般理化性质DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末状固体，都微溶于水，其钠盐在水中的溶解度较大。但不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般有机溶剂。（用乙醇从溶液中沉淀核酸）DNA和RNA在细胞中常以核蛋白形式存在，两种核蛋白在盐溶液中的溶解度不同。 DNA核蛋白 RNA核蛋白 0.14mol/LNaCl - + 1-2mol/LNaCl + -DNA溶液的粘度很大，而RNA溶液的粘度小得多。核酸发生变性或降解后其粘度降低。核酸受到强大离心力的作用时，可从溶液中沉降下来，其沉降速度与核酸的大小和密度有关。六、核酸的性质（一）、核酸的一般理化性质核酸的颜色反应：苔黑酚反应： 100RNA +

2、 浓HNO3 + 甲基间苯二酚 绿色（D-核糖） FeCl3 二苯胺反应： DNA + 冰醋酸 + 浓H2SO4 + 二苯胺 蓝色（D-脱氧核糖）通常利用这两种（糖的）特殊颜色反应区别DNA和RNA或作为二者定量测定的基础。（二）、核酸的两性性质及等电点与蛋白质相似，核酸分子中既含有酸性基团（磷酸基）也含有弱碱性基团碱基，因而核酸也具有两性性质。由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱基呈现弱碱性，所以核酸的等电点比较低。（当核酸分子内的酸性解离和碱性解离相等，本身所带的正电荷与负电荷相等时，此时核酸溶液的pH值即为核酸的等电点pI）如DNA的等电点为44.5，RNA的等电点为22.5。核

3、酸在其等电点时溶解度最小。RNA的等电点比DNA低的原因，是RNA分子中核糖基2-OH通过氢键促进了磷酸基上质子的解离。DNA没有这种作用。（三）、核酸的水解1.核酸的酸解和碱解 核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断（降解）。酸对核酸的作用因酸的浓度、温度和作用时间不同而不同。嘌呤碱基比嘧啶碱基易被水解下来。DNA和RNA对碱的耐受程度有很大差别。例如，在0.3-1 mol/L NaOH溶液中，在室温至370C条件下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，若加温至1000C，4个小时也可得到小分子的寡聚脱氧核苷酸。这种水解性能上的差别，与RNA

4、核糖基上2-OH的羟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。2、核酸的酶解生物体内存在多种核酸水解酶。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。（小球菌核酸酶即可外切又可内切）在分子生物学研究中

5、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。（四）、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，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组分定性和定量测定的依据。五核酸的变性、复性与杂交1. 核酸的变性（denaturation）与变性因素核酸的变性是指某些理化原因使核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链结构的过程。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

6、核酸的变性。RNA本身只有局部的双螺旋区，所以变性行为所引起的性质变化没有DNA那样明显。利用紫外吸收的变化，可以检测核酸变性的情况。 因为天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸收(260 nm)值增加2540%.而RNA变性后，约增加1.1%。增色效应：变性后DNA对260nm紫外光的吸收值（A260）比变性前明显增加，这种现象称为增色效应.2.DNA的热变性和解链温度（Tm）用加热的方法使DNA变性叫做热变性DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。通常把紫外吸收值达到最大值一半时的温度称为核酸的熔点（或解链温度）Tm。（通常将DNA的变性达到50%时，即增色效应达到一半时的温度

7、称为DNA的解链温度（meltingtemperature,Tm）,Tm也称熔解温度或DNA的熔点。 一般DNA的Tm值在70-85C之间RNA的T m值tRNA的T m值DNA变性（加热或极端pH）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。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)X2.44Tm大小可反映出DNA的均一性：均质DNA的熔解过程发生在一个较小的温度范围内

8、；异质DNA的熔解过程发生在一个较宽的温度范围内。Tm与介质中离子强度有关：DNA的保存应在含盐的缓冲液中温度/0CA2600.020.11.0mol/LKCl3、核酸的复性变性DNA在适当的条件下，两条彼此分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，一系列物理、化学性质将得到恢复。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，这一过程也叫退火（annealing)。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。DNA复性5、核酸的杂交（

9、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。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。核酸的杂交人类基因组计划概况（Human Genome Project，HGP） 该计划是美国科学家在1985年率先提出，1990年正式启动。美、英、德、法、日先后参加了此项工作，1999年我国成为 HGP的第六个成员国。 HGP旨在阐明人类基因组DNA所具有的3109核苷酸的序列，发现所有的人类基因并阐

10、明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。 到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的工作已基本完成。 HGP的实施，揭开了生命科学新的一页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。HGP取得的成就 完成了人类基因组工作草图绘制,揭示了人类基因组若干细节 基本上测定了人类基因组上的碱基序列 一些模式生物(果蝇、拟南介等)和作物（如水稻）基因草图绘制成功，测序基本完成 促进了生物信息学、蛋白质组学、糖组学的迅猛发展 人类基因组草图绘就，中国科学家功不可没HGP面临的挑战 基因的隐私权问题 基因组图谱和信息的使用与人的社会权利问题 基因资源问题 基因知识的滥用问