3-3核酸的理化性质和应用
核酸的理化性质
第三节核酸的理化性质1一、核酸的分子大小一核酸的分子大小二、核酸的溶解度与粘度微溶于水，不溶于有机溶剂，常用乙醇来沉淀DNA ；DNA难溶于0.14mol/L的NaCl溶液，可溶于1-2 mol/L的NaCl溶液，RNA则相反，可据此分离二者。
2三、核酸的酸碱性质核酸的碱基、核苷、核苷酸均能发生解离，因此核酸是两性电解质。
p对DNA来说，碱基对在pH4.0～11.0最稳定。
3四、核酸的紫外吸收4OD260的应用1.判断核酸样品的纯度–DNA纯品: OD 260/OD 280= 1.8纯–RNA纯品: OD260/OD 280= 2.0–含杂蛋白及苯酚，降低 2. DNA或RNA的定量对于纯样相当于对于纯样品，OD 260=1.0相当于•50μg/ml双链DNA•40μg/ml单链DNA（或RNA）•20μg/ml寡核苷酸5核酸溶液紫外吸收以摩尔磷的吸光度表示，摩尔磷即相当于摩尔核苷酸。
摩尔吸光系数30.98Aε）＝ε：摩尔吸光系数A：吸收值P WL（）W：每升溶液磷重量L：比色杯内径63.判断DNA是否变性核酸在变性时，紫外吸收增加的现象称为增色效应；在一定条件下，变性核酸可以复性，紫外吸收又恢复到原来水平，这一现象称为减原来水平这现象称为减色效应。
7五、核酸的变性、复性和杂交五核酸的变性复性和杂交（一）变性P260定义：核酸受到加热、极端的pH或离子强度的定义核酸受到加热极端的H降低等因素或特殊的化学试剂作用，其双螺旋区的氢键断裂变成单链的过程。
8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生物活性丧失9DNA的紫外吸收光谱¾增色效应：当核酸变性时260nm处光吸收值显著增加的现象。
10¾热变性：DNA的稀盐溶液加热到80~100℃，热变性的稀盐溶液热℃几分钟后双螺旋结构被破坏，氢键断裂，两条链彼此分开形成无规则线团的现象。
11¾解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm处的吸光率）值作图，所得的曲线称为解链曲线。
核酸的理化性质及应用
核酸的理化性质及应用核酸是一类含有大量核苷酸单元的生物大分子，在细胞中起着重要的生物学功能。
核酸分为两类：脱氧核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
下面我将介绍核酸的理化性质及应用。
一、核酸的理化性质：1. 化学成分：核酸由核苷酸单元组成，单个核苷酸由一个五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一个含氮碱基和一个磷酸基团组成。
2. 结构：DNA是由两条互补的链以双螺旋结构排列而成，RNA是以单链形式存在。
DNA的碱基对是按照互补规则特异性配对的，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间有两个氢键相连，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间有三个氢键相连，保持了DNA分子的稳定性。
3. 酸碱性：核酸是一种多酸性物质，可与碱性染料结合。
通过电泳技术可将核酸分离，由于核酸是多酸性的，具有负电荷，在电场中可被迁移，从而实现其分离和纯化。
4. 稳定性：由于DNA中的碱基对通过氢键相连，DNA分子具有较高的稳定性，可在适宜条件下长期储存。
二、核酸的应用：1. 遗传学研究：核酸是遗传物质的重要组成部分，在遗传学研究中发挥着关键作用。
通过对DNA或RNA的序列进行分析，可以揭示生物个体之间的遗传差异，并研究基因与功能的关系。
例如，人类基因组计划（Human Genome Project）使用DNA测序技术对人类整个基因组进行了测序，从而为深入研究人类遗传学奠定了基础。
2. 诊断医学：核酸在疾病诊断中的应用日益重要。
通过PCR（聚合酶链式反应）技术可以在体液或组织中检测到微量的病原体DNA或RNA，从而实现病原体的快速检测和诊断。
例如，在新冠疫情中，核酸检测成为最常用的方法之一。
3. 基因工程：核酸在基因工程领域具有重要应用。
通过将外源DNA或RNA导入细胞中，可以实现基因的插入、删除或替换，从而实现基因改造或修复。
这种技术在生物技术、农业、医学等领域中有着广泛的应用，如转基因作物的培育、基因治疗等。
4. 疾病治疗：核酸药物被广泛应用于疾病的治疗。
核酸基础
§3-2
核酸的结构
第三章 核酸
一、核酸是通过3′,5′磷酸二酯键的多聚体,它的基本单位是核苷酸.
化学组成：核酸→核苷酸→磷酸+戊糖+含氮碱
NH2 N N P OH2 C O N
NH2 N N N N H
碱基
N
OH
H
核苷酸
HOH2C
O
OH
H3PO4
磷酸 核 酸
OH
H
戊糖
第三章 核酸
1. 含氮碱：
N N H
磷含量及紫外吸收值然后算出摩尔磷吸光系数。
(P)=A/cL
=30.98A/WL 一般天然DNA的(P)为6600，RNA为7700～7800。由于 单链核苷酸的(P)比双链的要高，所以核酸发生变性时， (P)升高，故称增色效应；复性时(P)降低，称为减色 效应。
四、核酸的变性、复性与杂交
拖尾序列和尾巴
帽子 前导序列 编码序列 拖尾序列
尾巴
蛋白质
5′—端有帽子，其结构如图
A-A-A-A-A-A-AA ……
功能：保护作用，参与蛋白质合成起始
3′—端有尾巴（多聚A200左右个核苷酸）是转录后在经poly（A）聚合酶作用添加上 去的。 功能：保护作用；
O HN H2 N N
CH3 N+ O N O CH2O P OH OH OH O O P OH O O P OH O P OH2 C 碱基 O
、稀有碱基
见表13-2（解释）
HOH2C
O
OH
HOH2C
O
OH
OH
OH
OH
H
—D—核糖
—D—脱氧核糖
第三章 核酸
3.核苷酸
核酸的理化性质与应用
六、核酸杂交
沉降速度快。
三、高分子特性
核酸是生物大分子，具有大分子的一般特性。溶 液中的核酸分子在引力场中可以下沉。不同构象的核 酸（线形、开环、超螺旋结构）、蛋白质及其他杂质 在超速离心机的强大引力场中，沉降的速度有很大差 异，所以可以用超速离心法纯化核酸。
四、核酸变性
核酸在某些条件下会发生氢键断裂，双螺旋结 构松散分开即为核酸的变性，但无共价键的断裂。 粘度改变，钢性线性分子变得无序，粘度下降。UV
核酸的理化性质与应用
核酸的理化性质与应用
主要内容 重要概念：
核酸的酸碱性 核酸的紫外吸收 核酸的高分子性质 核酸的变性、复性和杂交
一、核酸的酸碱性
核酸既含磷酸基又含碱基，为两性电解质，它们 在不同的pH溶液中解离程度不同，在一定条件下可形 成兼性离子。
二、紫外吸收特性
➢ 核酸在260nm处有吸收峰，可用于定量分析。 ➢ 核酸还具有高分子化合物的某些性质，如粘度大，
吸收增强，其规律如下：
OD260（254）
100%
③
50%
②ห้องสมุดไป่ตู้
①
80 Tm 90 100 ℃
变性温度范围
五、核酸的复性
DNA发生热变性后，经缓慢降温，如放置室温逐 渐冷却，解开的互补链之间对应的碱基对再形成氢键， 恢复完整的双螺旋结构，称DNA热变性的复性。
六、核酸杂交
当不同来源的核酸变性后一起复性时，只要这些 核酸分子中含有相同序列的片段，即可形成碱基配对， 出现复性现象，形成杂种核酸分子，或称杂化双链， 称核酸分子杂交。
核酸的理化性质及其应用
• 退火（annealing）：热变性的DNA经
缓慢冷却后的复性。
• 减色效应：复性后，DNA的OD260又降低
到原来的水平。
• 核酸分子杂交
(hybridization)：
热变性的DNA 在复性过程中，具 有碱基序列部分互 补的不同的DNA之 间或DNA与RNA之 间形成杂化双链的 现象。
分开成单链。
•
变性因素：
加热、过量酸或碱。
• 增色效应：DNA变性使溶液OD260增高。
• 解链温度(Tm)：
DNA的热变性 过程中，紫外光吸 收值达到最大值的 50%时的温度。 Tm值与DNA 分子中的G+C含量 呈正比。
三、DNA的复性与分子杂交
• 复性：变性DNA在适当条件下，两条互补
链又重新恢复天然的双螺旋构象。
第五节
核酸的理化性质及其应用
一、一般理化性质
• பைடு நூலகம்性 • DNA粘度极大，RNA粘度比DNA小
得多
• 在260nm波长有紫外吸收峰，是由
碱基的共轭双键决定的。这一特性常 用作核酸的定性、定量分析。
二、DNA的变性
•
概念：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
第三章 核酸(3)核酸的理化性质
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。
6、DNA的热变性和熔解温度（Tm）
增色效应 (hyperchromic effect) ： DNA 变性 时其溶液OD260增高的现象。
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。
（3）溶液的pH值和变性剂
（二）核酸的复性
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
2、复性表现：许多理化性质可恢复，生物活 性得以部分恢复。
1、酸或碱水解
（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。
3、酶水解
核酸酶分类
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。
核酸分子杂交
六、核酸序列测定——Sanger法
应用最广。 原理： 碱基配对； 聚合酶可催化在试管内 合成与模板互补的 DNA新链； 双脱氧核苷酸无3’-OH， 合成到此终止； 可电泳分离随机得到的 大小不等的片段。
双 脱 氧 法
三、核酸的酸碱性质及等电点
核酸提取及扩增技术简介(含等温扩增技术)-综述
核酸提取及扩增技术原理简介1核酸理化性质RNA和核苷酸的纯品都呈白色粉末或结晶，DNA则为白色类似石棉样的纤维状物。
除肌苷酸、鸟苷酸具有鲜味外，核酸和核苷酸都呈酸味。
DNA、RNA和核苷酸都是极性化合物，一般都溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂，它们的钠盐比游离酸易溶于水，RNA钠盐在水中溶解度可达40g/L。
DNA可达10g/L，呈黏性胶体溶液，在酸性溶液中，DNA、RNA易水解，在中性或弱碱性溶液中较稳定。
2细胞破碎大多数核酸分离与纯化的方法一般都包括了细胞裂解、核酸与其他生物大分子物质分离、核酸纯化等几个主要步骤。
每一步骤又可由多种不同的方法单独或联合实现。
根据原理不同，细胞破碎主要包含机械破碎法，化学试剂法，酶溶解法。
1）机械方法：包括低渗裂解、超声裂解、微波裂解、冻融裂解和颗粒破碎等物理裂解方法。
这些方法用机械力使细胞破碎，但机械力也可引起核酸链的断裂，因而不适用于高分子量长链核酸的分离。
有报道超声裂解法提取的核酸片段长度从< 500bp~>20kb之间，而颗粒匀浆法提取的核酸一般<10kb。
2）化学试剂法：经一定的pH 环境和变性条件下，细胞破裂，蛋白质变性沉淀，核酸被释放到水相。
上述变性条件可通过加热、加入表面活性剂（SDS、Triton X-100、Tween 20、NP-40、CTAB、sar-cosyl、Chelex-100等）或强离子剂（异硫氰酸胍、盐酸胍、肌酸胍）而获得。
而pH环境则由加入的强碱（NaOH）或缓冲液（TE、STE 等）提供。
在一定的pH环境下，表面活性剂或强离子剂可使细胞裂解、蛋白质和多糖沉淀，缓冲液中的一些金属离子螯合剂（EDTA 等）螯合对核酸酶活性所必须的金属离子Mg2+ 、Ca2+ ，从而抑制核酸酶的活性，保护核酸不被降解。
3）酶解法：主要是通过加入溶菌酶或蛋白酶（蛋白酶K、植物蛋白酶或链酶蛋白酶）以使细胞破裂，核酸释放。
蛋白酶还能降解与核酸结合的蛋白质，促进核酸的分离。
核酸的理化性质与最常用的研究方法
【检验常识】核酸的理化性质与最常用的研究方法江西检验医学网> 检验与临床知识发核酸的理化性质及研究方法内容十分庞杂，本节只可能对若干比较重要的核酸理化性质和研究方法作概要叙述。
一、一般物理性质1. 溶解度DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末状固体，它们都微溶于水，其钠盐在水中的溶解度较大。
它们可溶于2-甲氧乙醇，但不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般有机溶剂，因此，常用乙醇从溶液中沉淀核酸，当乙醇浓度达50%时，DNA就沉淀出来，当乙醇浓度达75%时RNA也沉淀出来。
DNA和RNA在细胞内常与蛋白质结合成核蛋白，两种核蛋白在盐溶液中的溶解度不同，DNA核蛋白难溶于0.14mol/L的NaCl溶液，可溶于高浓度（1~2mol/L）的NaCl溶液，而RNA核蛋白则易溶于0.14mol/L的NaCl溶液，因此常用不同浓度的盐溶液分离两种核蛋白。
2. 分子大小DNA分子极大，分子量在106以上，RNA的分子比DNA分子小得多。
核酸分子的大小可用长度、核苷酸对（或碱基对）数目、沉降系数（S）和分子量等来表示。
3. 形状及粘度核酸（特别是线形DNA）分子极为细长，其直径与长度之比可达1：107，因此核酸溶液的粘度很大，即使是很稀的DNA溶液也有很大的粘度。
RNA溶液的粘度要小得多。
核酸若发生变性或降解，其溶液的粘度降低。
二、核酸的紫外吸收嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键，使碱基、核苷、核苷酸和核酸在240~290nm的紫外波段有一强烈的吸收峰，因此核酸具有紫外吸收特性。
DNA 钠盐的紫外吸收在260nm附近有最大吸收值（图3-25），其吸光率（absorbance）以A260表示，A260是核酸的重要性质，在核酸的研究中很有用处。
在230nm处为吸收低谷，RNA钠盐的吸收曲线与DNA无明显区别。
不同核苷酸有不同的吸收特性。
所以可以用紫外分光光度计加以定量及定性测定。
实验室中最常用的是定量测定小量的DNA或RNA。
核酸的理化性质实验报告
一、实验目的1. 了解核酸的基本理化性质。
2. 掌握核酸的紫外吸收特性、变性、复性和杂交等现象。
3. 学会使用紫外分光光度计、电泳仪等实验仪器。
二、实验原理核酸是一类生物大分子，由核苷酸组成，具有多种理化性质。
本实验主要探讨核酸的紫外吸收特性、变性、复性和杂交等现象。
1. 紫外吸收特性：核酸分子中的嘌呤和嘧啶碱基具有共轭双键，能够吸收紫外光。
最大吸收峰在260nm附近，可用于核酸的定量分析。
2. 变性：在高温、酸、碱、尿素等理化因素作用下，核酸分子中的双螺旋结构被破坏，双链解开，形成单链。
此过程称为变性。
3. 复性：变性后的核酸在适当条件下，双链可以重新恢复天然的双螺旋结构，此过程称为复性。
4. 杂交：不同来源的核酸变性后，互补碱基序列可以形成杂化双链，此过程称为杂交。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：DNA、RNA、双链DNA、单链DNA、变性DNA、复性DNA、杂交DNA等。
2. 仪器：紫外分光光度计、电泳仪、恒温水浴锅、移液器、吸管、离心机等。
四、实验方法与步骤1. 紫外吸收特性实验（1）将不同浓度的DNA、RNA溶液分别置于紫外分光光度计的样品池中。
（2）在260nm波长处测定溶液的吸光度值。
（3）根据吸光度值计算核酸浓度。
2. 变性实验（1）将双链DNA溶液置于恒温水浴锅中，分别在不同温度下加热一定时间。
（2）在260nm波长处测定溶液的吸光度值。
（3）分析吸光度值随温度的变化，确定DNA的变性温度。
3. 复性实验（1）将变性DNA溶液置于恒温水浴锅中，在不同温度下加热一定时间。
（2）在260nm波长处测定溶液的吸光度值。
（3）分析吸光度值随温度的变化，确定DNA的复性温度。
4. 杂交实验（1）将不同来源的DNA、RNA溶液混合，置于恒温水浴锅中，在不同温度下加热一定时间。
（2）在260nm波长处测定溶液的吸光度值。
（3）分析吸光度值随温度的变化，确定DNA、RNA的杂交温度。
五、实验结果与分析1. 紫外吸收特性实验实验结果显示，DNA、RNA溶液在260nm波长处的吸光度值随浓度增加而增加，符合朗伯-比尔定律。
核酸的理化性质
限制性内切酶是一类重要的作用于DNA的内切酶
限制性内切酶识别部位一般都是由4-8个碱基对组成的一段 序列，而且有一个二重对称轴，即5`-3`方向残基序列在DNA 的两条链上是一样的，这样的序列称为回文结构。
E. CoR I是一个重要的限制性内切酶，它识别由6个碱基对 组成的特殊序列（每条链上是GAATTC）。
RNA的等电点比较低的原因，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。
三、核酸的理化性质——核酸的紫外吸收
1、紫外吸收
DNA和RNA的碱基有共轭双键，而使核酸在240~290nm有光
吸收，最大吸收在260nm附近。 可用紫外分光光度法进行核酸纯度鉴定。
纯DNA样品：A260/A280>1.8 纯RNA样品：A260/A280>2.0
变性因素：酸碱、热、尿素等； பைடு நூலகம்NA热变性后一些理化性质改变：
260nm紫外区吸收值升高； 粘度降低； 浮力密度升高；
核酸的理化性质——核酸的变性、复性
1、核酸的变性（denaturation）
核酸的理化性质——核酸的变性、复性
1、核酸的热变性（denaturation）
用加热的方法使DNA变性叫 做热变性
核酸的理化性质——核酸的水解
3、酶水解
二、 核酸的理化性质——核酸的两性性质
与蛋白质相似，RNA分子中既含有酸性基团 （磷酸基）也含有弱碱性碱基基团，因而RNA 也具有两性性质。
由于RNA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RNA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）RNA在其等 电点时溶解度最小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
医学生物化学国家开放大学
3-3核酸的理化性质和应用
一、核酸的酸碱性质
由于DNA和RNA的多核苷酸链上既有酸性的磷酸基团，又有碱基上的碱性基团，因此它也是两性电解质。
在一定pH溶液中可带某种电荷，故可用电泳方法将其分离。
核酸通常显酸性，易与金属离子生成盐，此时可加入乙醇或异丙醇使其沉淀析出。
二、核酸的高分子性质
核酸还具有高分子化合物的某些性质，如粘度大，沉降速度快。
三、核酸的紫外吸收
核酸分子所含的碱基都有共轭双键，具有吸收紫外线的性质。
在260nm处有最大吸收峰，利用核酸的紫外吸收特性，可以对核酸进行定量测定。
四、核酸的变性、复性与杂交
DNA变性是核酸在某些条件下会发生氢键断裂，双螺旋结构松散分开，即为核酸的变性，但无共价键的断裂。
核酸热变性时，其紫外光吸收峰值达到最大值一半时的温度称解链温度(Tm)。
Tm值大小与核酸分子中的G-C对含量多少及核酸分子的长度有关。
核酸热变性后，在适当条件下，温度再缓慢下降，变性分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象。
解开的两条链又可重新缔合而形成双螺旋，此即为核酸的复性。
不同来源的变性核酸一起复性，有可能发生杂交，核酸分子杂交在分子生物学研究中是一项应用较多的重要实验技术。
核酸分子杂交在DNA复性过程中，如果将不同来源的DNA单链分子放在同一溶液中，或者将DNA和RNA分子放在一起，双链分子的再形成既可以发生在序列完全互补的核酸分子间，也可以发生在那些碱基序列部分互补的不同的DNA之间或DNA与RNA之间。
-1-。