核酸核酸的理化性质

核酸核酸的理化性质第1页，共27页，2023年，2月20日，星期五核酸的性质及序列测定第四节第2页，共27页，2023年，2月20日，星期五一、核酸的一般理化性质1、状态：DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末；2、溶解性：微溶于水，不溶于一般有机溶剂（乙醇沉淀核酸），其钠盐易溶于水；3、粘度：DNA的粘度极高，而RNA粘度要小得多；（一）物理性质第3页，共27页，2023年，2月20日，星期五核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。3',5'-磷酸二酯键断裂切割点不同，产物不同，如3‘-单核苷酸，5’-单核苷酸水解磷酸二酯键的酶：核酸酶（二）稳定性核酸可被酸、碱或酶水解成各种组分，即核酸的降解第4页，共27页，2023年，2月20日，星期五（1）碱水解：RNA可在室温下被稀碱水解成核苷酸，而DNA对碱稳定。例如，在0.1mol/LNaOH溶液中，RNA几乎完全水解，随着磷酸二酯键的断裂，先生成2´,3´-环核苷酸中间物，最后生成2´-或3´-磷酸核苷的混合物；DNA由于不存在2´-OH，不能被碱水解。

利用上述性质可测定RNA的碱基组成或除去溶液中的RNA。1、酸或碱水解

DNA和RNA对酸或碱的耐受程度不同。第5页，共27页，2023年，2月20日，星期五（2）酸水解

酸性条件下，磷酸二酯键比糖苷键稳定，嘌呤与脱氧核糖之间的糖苷键稳定性最差。若对核酸进行酸水解，首先生成的是无嘌呤酸。因此对核酸进行部分水解时，很少采用酸水解。1、酸或碱水解

第6页，共27页，2023年，2月20日，星期五根据底物不同：DNA水解酶（DNase）

RNA水解酶（RNase）根据作用方式：核酸外切酶(限制性和非限制性)

核酸内切酶(5´→3´或3´→5´)核酸内切酶的作用方式是从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点切断磷酸二酯键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3、酶水解核酸酶分类第7页，共27页，2023年，2月20日，星期五5’5’3’3’外切位点外切位点内切位点内切位点第8页，共27页，2023年，2月20日，星期五实验室常用的RNase有3种：

牛胰核糖核酸酶（RNaseI）：专一性内切酶，产物为3´-嘧啶核苷酸及以3´-嘧啶核苷酸为结尾的寡核苷酸。核糖核酸酶T1：产物为3´-嘌呤核苷酸及以3´-嘌呤核苷酸为结尾的寡核苷酸。核糖核酸酶T2：主要作用于Ap残基，将tRNA降解为3´-腺苷酸为末端的寡核苷酸。3、酶水解第9页，共27页，2023年，2月20日，星期五实验室常用的DNase有2种：

牛胰脱氧核糖核酸酶I（DNaseI）：水解产物为平均长度为4个核苷酸，以5´-P为末端的寡聚核苷酸。牛胰脱氧核糖核酸酶II（DNaseII）：水解产物为平均长度为6个核苷酸，以3´-P为末端的寡聚核苷酸。3、酶水解第10页，共27页，2023年，2月20日，星期五

非特异性核酸酶：即水解DNA又水解RNA的酶。有些非特异性核酸酶也作为工具酶应用到科学研究中。如：蛇毒磷酸二酯酶和脾磷酸二酯酶均是水解DNA和RNA的外切核酸酶。前者从3´端开始，生成5´单核苷酸，后者从

5´末端开始，生成3´单核苷酸。

D-核糖与浓盐酸和苔黑酚（甲基间苯二酚）共热产生绿色；

D-2-脱氧核糖与酸和二苯胺一同加热产生蓝紫色。以此区别DNA和RNA，或作为定量测定基础。

第11页，共27页，2023年，2月20日，星期五二、核酸的紫外吸收第12页，共27页，2023年，2月20日，星期五DNA或RNA的定量A260=1.0相当于50μg/ml双链DNA(dsDNA)40μg/ml单链DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸确定样品中核酸的纯度

纯DNA:A260/A280=1.8

纯RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的应用第13页，共27页，2023年，2月20日，星期五与蛋白质相似，核酸分子中既含有酸性基团（磷酸基）也含有碱性基团（氨基），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，而碱性（氨基）是一个弱碱，所以核酸的等电点比较低。如DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。三、核酸的酸碱性质及等电点第14页，共27页，2023年，2月20日，星期五1、概念：指核酸的双螺旋区的氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规则线团状态的过程2、变性因素：加热、酸碱度改变、有机溶剂、酰胺、尿素等。3、DNA变性的实质：DNA双链间氢键的断裂，生物活性丧失。四、核酸的变性、复性与杂交

（一）核酸的变性第15页，共27页，2023年，2月20日，星期五第16页，共27页，2023年，2月20日，星期五4、特点：并不涉及共价键的断裂，即磷酸二酯键不发生断裂，因此一级结构不发生变化。5、变性后其它理化性质变化：OD260增高；粘度下降；比旋度下降；浮力密度升高；酸碱滴定曲线改变。

（一）核酸的变性第17页，共27页，2023年，2月20日，星期五增色效应(hyperchromiceffect)：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。6、DNA的热变性和熔解温度（Tm）第18页，共27页，2023年，2月20日，星期五DNA的解链曲线连续加热DNA的过程中以温度相对于A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度，称为熔解温度，用Tm表示，也称解链温度。熔解温度(meltingtemperature,Tm)第19页，共27页，2023年，2月20日，星期五（1）G-C对含量：G-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)×2.44（2）溶液的离子强度：离子强度较低的介质中DNA的Tm较低。在纯水中，DNA在室温下变性。（3）溶液的pH值和变性剂影响Tm的因素第20页，共27页，2023年，2月20日，星期五1、复性：变性DNA在适当条件下，两条彼此分开的单链重新缔合成为双螺旋结构的过程退火：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，又称“退火”。

（二）核酸的复性第21页，共27页，2023年，2月20日，星期五2、复性表现：许多理化性质可恢复，生物活性得以部分恢复。

3、影响复性的因素：分子量越大复性越难；浓度越大，复性越容易；DNA的复性也与它本身的组成和结构有关。DNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关。

（二）核酸的复性第22页，共27页，2023年，2月20日，星期五DNA复性第23页，共27页，2023年，2月20日，星期五

核酸杂交：核酸变性后进行复性的过程中，来源不同的DNA（或RNA）片段，按碱基互补关系形成杂交双链分子的过程。 杂交双链可在DNA与DNA链之间，也可在RNA与DNA链之间形成。杂交的本质就是在一定条件下使互补核酸链实现复性。 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。

（三）核酸的杂交第24页，共27页，2023年，2月20日，星期五核酸