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DNA的变性和复性高中生物学选择性必修三提到,DNA扩增每一次循环一般可分为变性、复性和延伸三步:那么,DNA如何变性和复性?影响因素有哪些?蛋白质和DNA都是生物大分子,都有空间结构,但两者之间还是有一定的区别,如蛋白质的空间结构多种多样,而双链DNA的空间结构都是双螺旋结构,并没有表现出DNA空间结构的多样性。同样,蛋白质的变性和DNA的变性也有很大区别。1.DNA的变性DNA双链之间以氢键连接,氢键是一种次级键,能量较低,易受破坏,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,使DNA双螺旋结构松散,变成单链,即为DNA变性。DNA变性只涉及二级结构改变,不伴随一级共价键的断裂。加热、低盐及强酸、强碱均可使DNA变性。NA的变性从开始到解链完全,是在一个相当窄的温度内完成的,在这一范围内,紫外光吸收值增加达到最大增加值的50%时的温度叫做DNA的解链温度(Tm)。一种DNA分子的Tm值的大小与其所含碱基中的G+C的比例相关也与DNA分子大小及变性条件有关,G+C的比例越高,DNA分子越长,溶液离子强度越高,Tm值越大。Tm不仅与DNA本身性质有关,而且与溶液的条件有关,通常溶液的离子强度较低时,Tm值较低,融点范围也较宽,离子强度增高时,Tm值较高,融点范围也变窄。因此,DNA制剂不应保存在离子强度过低的溶液中,一般保存在1mol/lNaCl溶液中较稳定。那么为什么离子强度越强,DNA解链温度越高?稳定DNA双螺旋结构的一个重要因素就是碱基堆积力(比氢键更重要),碱基层层堆积,内部形成疏水核心。离子强度高,即溶液极性大,碱基对的疏水作用力会增加,碱基堆积力更大,结构更稳定。此外,离子强度高,也可以降低DNA骨架上磷酸负离子的排斥作用,结构会更稳定。2.DNA的复性变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象,这种现象称为复性。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性,并维持在比Tm低25~30℃左右时,变性后的单链DNA即可恢复双螺旋结构,因此这一过程也叫退火,一般认为,比Tm值低25℃的温度是DNA复性的最佳条件。DNA复性的实际应用——分子杂交:通过变性DNA的复性性质,我们可知道,DNA单链之间、RNA单链之间、一条DNA和一条RNA链之间只要存在序列互补配对区域,不管是整条链互补,还是部分序列互补,即可重新形成整条双链或部分双链,这即为核酸分子杂交,这在分子生物学研究中有极大的应用,如可用于在基因组中对特异基因的定位及检测,PCR技术扩增目的基因等。例、在一定温度下,DNA双链会解链成单链,即发生DNA变性。Tm是DNA的双螺旋有一半发生热变性时相应的温度。如图表示DNA分子中的G-C含量与DNA的Tm之间的关系曲线(EDTA对DNA分子具有保护作用),下列叙述中错误的是()A.DNA的Tm值受到G-C含量的影响B.DNA的Tm值受到离子浓度的影响C.双链DNA热变性与解旋酶的催化作用有关D.双链DNA热变性后不改变其中的遗传信息解析:分析曲线图:DNA分子中的G-C含量越高,Tm(DNA的双螺旋有一半发生热变性时相应的温度)越高,两者呈正相关;0.15MNaCl所在的曲线比0.01MNaCl所在的曲线高,说明DNA的Tm值受到NaCl浓度的影响,题干和题图均没有涉及到解旋酶。DNA分子中的G-C含量越高,Tm越高,说明DNA的Tm值受到G-C含量的影响,A正确;0.15MNaCl所在的曲线与0.01MNaCl所在的曲线不重叠,说明DNA的Tm
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