03核酸的化學(xué)性質(zhì)

1、（一）、核酸的一般理化性質(zhì)DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末狀固體，都微溶于水，其鈉鹽在水中的溶解度較大。但不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般有機(jī)溶劑。（用乙醇從溶液中沉淀核酸）DNA和RNA在細(xì)胞中常以核蛋白形式存在，兩種核蛋白在鹽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。核酸發(fā)生變性或降解后其粘度降低。核酸受到強(qiáng)大離心力的作用時，可從溶液中沉降下來，其沉降速度與核酸的大小和密度有關(guān)。六、核酸的性質(zhì)（一）、核酸的一般理化性質(zhì)核酸的顏色反應(yīng)：苔黑酚反應(yīng)： 100RNA +

2、 濃HNO3 + 甲基間苯二酚 綠色（D-核糖） FeCl3 二苯胺反應(yīng)： DNA + 冰醋酸 + 濃H2SO4 + 二苯胺 藍(lán)色（D-脫氧核糖）通常利用這兩種（糖的）特殊顏色反應(yīng)區(qū)別DNA和RNA或作為二者定量測定的基礎(chǔ)。（二）、核酸的兩性性質(zhì)及等電點與蛋白質(zhì)相似，核酸分子中既含有酸性基團(tuán)（磷酸基）也含有弱堿性基團(tuán)堿基，因而核酸也具有兩性性質(zhì)。由于核酸分子中的磷酸是一個中等強(qiáng)度的酸，而堿基呈現(xiàn)弱堿性，所以核酸的等電點比較低。（當(dāng)核酸分子內(nèi)的酸性解離和堿性解離相等，本身所帶的正電荷與負(fù)電荷相等時，此時核酸溶液的pH值即為核酸的等電點pI）如DNA的等電點為44.5，RNA的等電點為22.5。核

3、酸在其等電點時溶解度最小。RNA的等電點比DNA低的原因，是RNA分子中核糖基2-OH通過氫鍵促進(jìn)了磷酸基上質(zhì)子的解離。DNA沒有這種作用。（三）、核酸的水解1.核酸的酸解和堿解 核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸或堿性條件下水解切斷（降解）。酸對核酸的作用因酸的濃度、溫度和作用時間不同而不同。嘌呤堿基比嘧啶堿基易被水解下來。DNA和RNA對堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.3-1 mol/L NaOH溶液中，在室溫至370C條件下RNA幾乎可以完全水解，生成2-或3-磷酸核苷；DNA在同樣條件下則不受影響，若加溫至1000C，4個小時也可得到小分子的寡聚脫氧核苷酸。這種水解性能上的差別，與RNA

4、核糖基上2-OH的羥基參與作用有很大的關(guān)系。在RNA水解時，2-OH首先進(jìn)攻磷酸基，在斷開磷酯鍵的同時形成環(huán)狀磷酸二酯，再在堿的作用形成水解產(chǎn)物。2、核酸的酶解生物體內(nèi)存在多種核酸水解酶。這些酶可以催化水解多聚核苷酸鏈中的磷酸二酯鍵。以DNA為底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA為底物的RNA水解酶（RNases）。根據(jù)作用方式又分作兩類：核酸外切酶和核酸內(nèi)切酶。核酸外切酶的作用方式是從多聚核苷酸鏈的一端（3-端或5-端）開始，逐個水解切除核苷酸；核酸內(nèi)切酶的作用方式剛好和外切酶相反，它從多聚核苷酸鏈中間開始，在某個位點切斷磷酸二酯鍵。（小球菌核酸酶即可外切又可內(nèi)切）在分子生物學(xué)研究中

5、最有應(yīng)用價值的是限制性核酸內(nèi)切酶。這種酶可以特異性的水解核酸中某些特定堿基順序部位。（四）、核酸的紫外吸收在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨特的紫外線吸收光譜，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組分定性和定量測定的依據(jù)。五核酸的變性、復(fù)性與雜交1. 核酸的變性（denaturation）與變性因素核酸的變性是指某些理化原因使核酸雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級結(jié)構(gòu)(堿基順序)保持不變。能夠引起核酸變性的因素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲醛和尿素等的存在均可引起

6、核酸的變性。RNA本身只有局部的雙螺旋區(qū)，所以變性行為所引起的性質(zhì)變化沒有DNA那樣明顯。利用紫外吸收的變化，可以檢測核酸變性的情況。 因為天然狀態(tài)的DNA在完全變性后，紫外吸收(260 nm)值增加2540%.而RNA變性后，約增加1.1%。增色效應(yīng)：變性后DNA對260nm紫外光的吸收值（A260）比變性前明顯增加，這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng).2.DNA的熱變性和解鏈溫度（Tm）用加熱的方法使DNA變性叫做熱變性DNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。通常把紫外吸收值達(dá)到最大值一半時的溫度稱為核酸的熔點（或解鏈溫度）Tm。（通常將DNA的變性達(dá)到50%時，即增色效應(yīng)達(dá)到一半時的溫度

7、稱為DNA的解鏈溫度（meltingtemperature,Tm）,Tm也稱熔解溫度或DNA的熔點。 一般DNA的Tm值在70-85C之間RNA的T m值tRNA的T m值DNA變性（加熱或極端pH）當(dāng)DNA的稀鹽溶液加熱到80-100時，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解體，兩條鏈彼此分開，形成無規(guī)線團(tuán)。DNA變性后，它的一系列性質(zhì)也隨之發(fā)生變化，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。因而測定Tm值，可反映DNA分子中G、 C含量，可通過經(jīng)驗公式計算： （G+C)%=(Tm-69.3)X2.44Tm大小可反映出DNA的均一性：均質(zhì)DNA的熔解過程發(fā)生在一個較小的溫度范圍內(nèi)

8、；異質(zhì)DNA的熔解過程發(fā)生在一個較寬的溫度范圍內(nèi)。Tm與介質(zhì)中離子強(qiáng)度有關(guān)：DNA的保存應(yīng)在含鹽的緩沖液中溫度/0CA2600.020.11.0mol/LKCl3、核酸的復(fù)性變性DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復(fù)性。DNA復(fù)性后，一系列物理、化學(xué)性質(zhì)將得到恢復(fù)。DNA復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過程的條件有關(guān)。將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時，DNA不可能復(fù)性。但是將變性的DNA緩慢冷卻時，可以復(fù)性，這一過程也叫退火（annealing)。分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，DNA的復(fù)性也與它本身的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。DNA復(fù)性5、核酸的雜交（

9、hybridization）熱變性的DNA單鏈，在復(fù)性時并不一定與同源DNA互補(bǔ)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，它也可以與在某些區(qū)域有互補(bǔ)序列的異源DNA單鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。這樣形成的新分子稱為雜交DNA分子。DNA單鏈與互補(bǔ)的RNA鏈之間也可以發(fā)生雜交。核酸的雜交在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究中具有重要意義。核酸的雜交人類基因組計劃概況（Human Genome Project，HGP） 該計劃是美國科學(xué)家在1985年率先提出，1990年正式啟動。美、英、德、法、日先后參加了此項工作，1999年我國成為 HGP的第六個成員國。 HGP旨在闡明人類基因組DNA所具有的3109核苷酸的序列，發(fā)現(xiàn)所有的人類基因并闡

10、明其在染色體上的位置，破譯人類的全部遺傳信息，使得人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識自我。 到目前為止，已完成了人類基因組的框架圖，測序的工作已基本完成。 HGP的實施，揭開了生命科學(xué)新的一頁，它可以造福于人類，但也面臨的倫理的挑戰(zhàn)。HGP取得的成就 完成了人類基因組工作草圖繪制,揭示了人類基因組若干細(xì)節(jié) 基本上測定了人類基因組上的堿基序列 一些模式生物(果蠅、擬南介等)和作物（如水稻）基因草圖繪制成功，測序基本完成 促進(jìn)了生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、糖組學(xué)的迅猛發(fā)展 人類基因組草圖繪就，中國科學(xué)家功不可沒HGP面臨的挑戰(zhàn) 基因的隱私權(quán)問題 基因組圖譜和信息的使用與人的社會權(quán)利問題 基因資源問題 基因知識的濫用問