DNA的变性和复性
第六节-DNA的变性、复性.
图2- 18DNA变性过程和变性曲线图2- 19G+C含量对变性的影响
DNA在变性过程中，其分子量不变，但二级结构中的氢键破坏，在双螺旋解旋分离为两条链的过程中，一级结构中的共价键都不破坏。
DNA变性有两个阶段，第一阶段部分解链，已解开部分不规则卷曲；第二阶段为完全解开，形成两条单链，此时若迅速泠却，每条链自身卷曲，部分区域形成链内双螺旋（见图2-20）。第一阶段变形可以逆转，即当温度降低时，已解开的链又会重新盘绕，形成完整的天然双螺旋。第二阶段DNA双链完全分开，很难恢复到天然构型。
图2-22 DNA复性速率与其长度成正比
C0t1/2值同基因组中DNA量直接有关。随着基因组变得更复杂，一定质量中个别DNA顺序的拷贝数会愈少。例如DNA的C0.为12pg（1pg约1X109bp），若细菌基因组的大小为0.004pg(约4X106bp)，那么12pg的DNA中细菌基因组每一种顺序有3000拷贝（12pg/0.004pg=3000）,若大小为3pg（约3X109bp）真核基因组，那么12pg的DNA中，真核基因组的每一种顺序仅有4个拷贝。因此同样浓度的DNA，在真核基因组中每一种顺序的频率比细菌要低5楷。因为复性反应的速率取决于互补顺序的频率，如果真核基因组中的一种顺序频率要达到同细菌基因组的一种顺序相同，那麽真核基因的DNA浓度就要比细菌大750倍，或者，相同量的DNA耍达到相同的复性程度，反应时间就要延长750倍。因此，真核细胞DNA复性反应的C0t1/2是细菌的750倍。
《基础分子生物学》复习题及参考答案要点
《基础分子生物学》复习题及参考答案要点《基础分子生物学》复习题及参考答案一、填空题1.核酸分子中糖环与碱基之间为β型的糖苷键，核苷与核苷之间通过磷酸二酯键连接成多聚体。
2.DNA变性后，紫外吸收增加，粘度下降，浮力密度升高，生物活性丧失。
3.DNA双螺旋直径为 2 nm，每隔 3.4nm上升一圈，相当于10个碱基对。
4.Z-DNA为左手螺旋。
5.hn-RNA是真核生物mRNA的前体。
6.用Sanger的链末端终止法测定DNA一级结构时，链终止剂是双脱氧核苷三磷酸。
7.维系DNA双螺旋结构稳定的力主要有氢键和碱基堆积力。
8.在碱性条件下，核糖核酸比脱氧核糖核酸更容易降解，其原因是因为核糖核酸的每个核苷酸上-OH 的缘故。
9.DNA复制时，连续合成的链称为前导链；不连续合成的链称为随从链。
10.DNA合成的原料是四种脱氧核糖核苷三磷酸；复制中所需要的引物是RNA 。
11.DNA合成时，先由引物酶合成RNA引物，再由DNA聚合酶Ⅲ在其3′端合成DNA链，然后由 DNA聚合酶Ⅰ切除引物并填补空隙，最后由 DNA连接酶连接成完整的链。
12.细菌的DNA连接酶以NAD为能量来源，动物细胞和T4噬菌体的DNA连接酶以A TP为能源。
13.大肠杆菌RNA聚合酶的全酶由α2ββ′σ组成，其核心酶的组成为α2ββ′。
14.RNA转录过程中识别转录启动子的是σ因子，协助识别转录终止部位的是ρ因子。
15.真核细胞mRNA合成后的成熟过程包括戴帽、加尾、剪接、甲基化修饰。
16.遗传信息由RNA传递到 DNA 的过程称为逆转录，由逆转录酶催化。
17.反密码子第 1 位碱基和密码子第 3 碱基的配对允许有一定的摆动，称为变偶性。
18.在原核细胞翻译起始时，小亚基16SrRNA的3′端与mRNA5′端的 SD序列之间互补配对，确定读码框架，fMet-tRNA f占据核糖体的 P 位点位置。
19.细胞内多肽链合成的方向是从 N 端到 C 端，而阅读mRNA的方向是从5′端到3′端。
生化名词解释
DNA的变性和复性：（1）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。
（2）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，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。
分子杂交：两条来源不同但有碱基互补关系的DNA单链分子，或DNA单链分子与RNA分子，在去掉变性条件后互补的区段能够退火复性形成双链DNA分子或DNA／RNA异质双链分子，这一过程叫分子杂交。
增色效应和减色效应：（1）增色效应：将DNA的稀盐酸溶液加热到80~100度时，双螺旋结构解体，两条链分开形成单链，由于双螺旋分子内部的碱基暴露，260nm紫外线吸收值升高，这种现象称为增色效应。
（2）减色效应：核酸的光吸收值通常比各个核苷酸成分的光吸收值之和小30%~40%，这是由于在有规律的双螺旋结构中碱基紧密的堆积在一起造成的，这种现象称为减色效应。
回文结构：指DNA序列中，以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的双螺旋结构，即对称轴一侧的片段旋转180℃后，与另一侧片段对称重复。
Tm值：通常把增色效应达到一半时的温度或DNA双螺旋结构失去一半时的温度叫该DNA 的熔点或熔解温度，用Tm表示。
Chargaff定律：所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等（A＝T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔含量相等（G＝C），即嘌呤的总含量与嘧啶的总含量相等（A＋G＝T＋C）。
DNA 的碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性。
另外生长发育阶段、营养状态和环境的改变都不影响DNA的碱基组成。
碱基配对：由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然。
dna的变性与复性的名词解释
dna的变性与复性的名词解释DNA（脱氧核糖核酸）是构成细胞遗传信息的基础，其变性与复性是DNA分子中重要的过程。
变性与复性指的是DNA分子在适当的条件下，发生结构性的变化和恢复到原来的结构的过程，这对于生命的传递和稳定起着关键作用。
一、DNA的变性DNA的变性是指DNA分子传统的双链结构发生解开、分离或部分解开的过程。
DNA的变性可以分为三种类型：热变性、脱氧希夫碱变性和机械变性。
1. 热变性热变性是DNA双链分子在高温条件下解开成两条单链的过程。
在高温下，DNA的双链结构会变得不稳定，氢键断裂，使得两条链分离。
这种变性是DNA研究中常用的一种方法，通过高温可以使得DNA分子在实验室中进行扩增和分析。
2. 脱氧希夫碱变性脱氧希夫碱变性是指DNA双链结构中的碱基与希夫碱（Sodium hydroxide）反应，导致DNA分子的碱基与糖的连接断裂，使得DNA分子发生解开的过程。
脱氧希夫碱变性在DNA测序和PCR等技术中被广泛应用。
3. 机械变性机械变性是指通过拉力、剪切力或压力等外力作用使DNA分子解开或变形的过程。
机械变性的研究对于了解DNA分子的结构特性和力学性质有着重要的作用。
二、DNA的复性DNA的复性是指DNA分子在适当条件下，由变性状态复原为原来的双链结构的过程。
DNA的复性可以分为两个阶段：退变性和复性。
1. 退变性退变性是指DNA从变性状态逐渐恢复原来的结构的过程。
在DNA被变性后，通过降低温度、添加离子、调节pH值等条件改变，DNA分子的碱基对会重新配对，使得DNA分子由单链状态逐渐恢复为双链结构。
2. 复性复性是指DNA从退变性状态完全恢复到原来的双链结构的过程。
复性的过程需要在适宜的条件下进行，包括适当的温度、盐浓度和pH值等。
复性过程是一个比退变性更为复杂和缓慢的过程，但是也是生物体能够传递遗传信息的重要保证。
三、DNA的变性与复性的意义DNA的变性与复性是生命体内调控基因表达和存储遗传信息的重要过程。
核酸的结构与功能-3
Tm是指什么情况下的温度？ A 双螺旋DNA达到完全变性时
B 双螺旋DNA开始变性时
C 双螺旋DNA结构失去1/2时
D 双螺旋结构失去1/4时
双链DNA的解链温度的增 加，提示其中含量高的是 A A和G
B C和T C A和T
D C和G
核酸变性后，可发生哪种效应？
A 减色效应
B 增色效应 B 增色效应
＊粘度
DNA粘度大 RNA粘度小
＊旋光性
均很强
＊密度
RNA>双链DNA； 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA
＊沉降速度：
RNA >环状DNA >开环、线状DNA
二、核酸的紫外吸收特性
嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键，都能 强烈吸收紫外光，最大吸收波长为
260nm
蛋白质对紫外光的最大吸收波长 是280nm
∣
真核
28S
5S
小亚基16S
分布 细胞核 细胞质（真核） 细胞质 细胞质
18S
其他小分子RNA及RNA组学
snmRNAs
除了上述三种RNA外，细胞的不同 部位存在的许多其他种类的小分子RNA ，统称为非mRNA小RNA(small nonmessenger RNAs, snmRNAs)。
snmRNAs的种类
核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催参与hnRNA和rRNA的加工和转运。
RNA组学
RNA组学研究细胞中snmRNAs 的种类、结构和功能。同一生 物体内不同种类的细胞、同一 细胞在不同时间、不同状态下 snmRNAs的表达具有时间和空间 特异性。
DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8
核酸的变性及复性
变性DNA的性质（之二）
溶液旋光性发生改变
变性后整个DNA分子的对称性及分 子局部的构型发生改变，使DNA溶 液的旋光性发生变化
变性DNA的性质（之三）
增色效应或高色效应
（ hyperchromic effect ） DNA变性后，DNA 溶液的紫外吸收 作用增强的效应
增色效应（一）
DNA分子在250－280nm 波长具有吸收 紫外光的特性，其吸收峰值在260nm 紫外吸收的结构基础是：DNA分子中碱基 间电子的相互作用 双螺旋结构中，有序堆积的碱基“束缚” 了这种作用 DNA变性后，双链解开，碱基间电子的相 互作用更有利于紫外吸收， 故而产生了增 色效应
Cot曲线
Cot l/2：在标准条件下（一般为0.18mol/L 阳离子浓度，400 核苷酸的片段长度）测得 的复性率达 50% 时的 Cot值 Cot l/2与核苷酸对的复杂性成正比 原核生物核酸分子， Cot l/2可代表基因组 的大小及基因组中核苷酸对的复杂程度 真核生物基因组中，因含有许多不同程度的 重复序列（repetitive sequence ），因此 Cot曲线要比S曲线复杂
核酸的变性和复性
• DNA的变性 • DNA的复性 • 核酸分子杂交
核酸的变性和复性
变性（denaturation） 复性（renaturation）
双链核酸分子的二个重要物理特性
双链DNA、RNA双链区、DNA:
RNA杂交双链（hybrid duplex） 以及其它异源双链核酸分子 （heteroduplex）都具有此性质
正比
溶液中DNA分子越多，相互碰撞结
合“成核”的机会越大
DNA顺序的复杂性
河北农业大学分子生物学题库(带答案)
一、名词解释1.中心法则（Central Dogma）：是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。
也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。
2.反向重复序列（IR）：存在于双链核酸分子中排列顺序方向相反的一段核苷酸序列。
3.DNA链的呼吸作用：配对碱基之间的氢键不但处于断裂和再生的平衡状态中，氢键上的氢原子还能和水发生交换4.Cot曲线（Cot1/2）：DNA 复性通常符合Cot 曲线(Cotcurve) 。
Cot 曲线标出了DNA复性的部分(1-C/C0)和横轴上的Cot 值。
5.DNA变性，复性：核酸的变性是指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链结构的过程。
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。
6.DNA的熔解温度（TM）：最大吸光值一半时的温度。
7.基因组（Genome）：生物细胞中单套染色体的所含DNA序列的全部组成。
8.C-值矛盾：从总体上说，生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低无关，这种现象称为C值矛盾9.基因家族（gene family)：一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因．可能由某一共同祖先基因(ancestral gene)经重复(duplication)和突变产生。
10.基因簇：基因家族中来源相同、结构相似和功能相关的基因在染色体上彼此紧邻所构成的串联重复单位。
11.割裂基因，Intron 内元，Economic外元：真核生物基因的编码序列是不连续的而是被若干个非编码区(内含子)分割。
12.卫星DNA：真核细胞染色体具有的高度重复核苷酸序列的DNA。
总量可占全部DNA的10%以上，主要存在于染色体的着丝粒区域，通常不被转录。
因其碱基组成中GC 含量少，具有不同的浮力密度，在氯化铯密度梯度离心后呈现与大多数DNA有差别的“卫星”带而得名。
13.半保留复制：DNA复制时以双链中的每一条单链作为模板，分别合成一条互补新链，重新形成的双链中各保留一条原有DNA单链。
dna的变性与复性名词解释
dna的变性与复性名词解释DNA的变性与复性：从微观到宏观的生命奇迹人类与生俱来就对生命的奥妙抱有无尽的探索渴望。
一直以来，DNA（脱氧核糖核酸）作为生命的编码器，引发了许多关于它的变性与复性的研究和讨论。
在这篇文章中，我们将深入探讨DNA的变性与复性，并为读者提供一些解释。
DNA是由核苷酸序列组成的分子，它携带着生命的遗传信息。
尽管DNA在所有生物中都起到了相同的作用，但是它们的结构和功能却存在一些微妙的差异。
变性和复性旨在研究这些差异以及它们对生物进化和适应性的影响。
DNA的变性是指DNA分子在受到特定外界因素刺激后，结构和功能的改变。
这些外界因素可以是温度、pH值、化学物质、辐射等等。
变性会引起DNA双链断裂、碱基组成改变、DNA链的卷曲和扭曲等结构变化。
这些改变可能会导致DNA信息的丧失或改变。
变性可以在多个层次上发生。
最常见的变性类型是蛋白质的变性，这种变性通常指的是蛋白质的结构发生改变，从而影响其功能。
对于DNA而言，主要的变性类型是单链断裂和双链断裂。
单链断裂是指DNA链的某一部分断裂，而双链断裂是指DNA分子两个链同时断裂。
除了变性，DNA还有复性的能力，即在一定条件下恢复其原有的结构和功能。
复性具有生命的奇妙特性，从微观到宏观都可以来观察和解释。
在细胞中，存在着各种修复机制，以帮助DNA复性。
这些修复机制包括直接通过酶催化和提供模板的过程，以及间接通过调控蛋白质的表达以帮助DNA恢复。
DNA复性的过程可以被看作是生命力的一种表现。
它使得DNA成为一个能够适应环境变化的编码器。
复性对生物进化起到了至关重要的作用，因为它能帮助生物体修复和保护其遗传信息。
此外，复性还在医学领域中具有巨大的潜力。
研究人员已经利用DNA复性的原理开发出了各种基因治疗和修复策略，用于治疗遗传性疾病。
然而，复性并不总是完美的。
有时候，复性过程中可能会出现错误，导致DNA链发生突变。
突变是DNA序列的变化，它可以是基因型的改变，也可以是染色体结构的改变。
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DNA的变性和复性安徽省合肥市第六中学(230001) 吴久利
1 概念
将双链的DNA在中性盐溶液中加热,DNA分子中共价键不受影响,而互补的碱基对间氢键则被打开,从而使两条脱氧核苷酸链分开成为单链,这叫DNA的变性。
例如,把DNA投放在含有0.18 mol·L-1枸橼酸钠的溶液中,以100℃加热10min,可以完全分开成为单链。
加热使溶液中DNA分子的50%成为单链时,所需温度称为解链温度,记作T m。
因为在DNA分子中,A与T配对,氢键数是2个,G 与C配对,氢键数是3个,所以碱基对G≡C含量愈多,DNA稳定性愈高,愈加不容易由热或碱引起变性。
变性后的单链DNA在适当条件下又能恢复成为双链结构,这称为DNA的复性或退火。
变性后的DNA如果慢慢冷却,时间经过10h以上,DNA复性完全,因为在这个时间里,互补的碱基间又形成氢键。
复性速率可用几种方法测定,其中一个方法是应用分光光度计,在260nm波段测量光密度的变化。
因为随着单链的复性成为双链,紫外线的吸收逐渐减少。
DNA的复性速率与基因组中碱基顺序的复杂情况和重复程度有关。
顺序单调、重复程度高的DNA区段,例如顺序为-AT ATAT—的高度重复序列,与顺序变化大、重复程度低的DNA片段,例如单拷贝的结构基因相比,前者的复性速率明显地高于后者。
复性速率也受到反应液中的DNA初始浓度的影响:浓度越高,互补链的碰撞机会越多,复性速率越快。
但是如果加热到100℃的溶液迅即冷却,则DNA 仍然保持单链状态。
2 应用
因为变性和复性仅影响互补碱基对间氢键的打开和重新形成,所以通过变性和复性可用来制备单链DNA,进行多核苷酸链间的分子杂交,测定异源双链的同源性(碱基序列间的相似性),以及估算G-C碱基对在DNA链中所占的比例等,在近代遗传学研究中有很多用处。
2.1 基因分离
DNA双链中,G≡C碱基对有3个氢键,所以DNA分子中G≡C碱基对含量高时稳定性高。
当DNA分子加热处理时,双链上A=T碱基对含量较高的区段首先变性,双链分开成为单链,而G≡C碱基对含量较高的区段在这一温度下仍保持双链状态,这样就有可能把DNA上不同部分区分开来。
例如海胆rRNA基因含有相当高的G≡C碱基对,约占其碱基总量的65%。
当我们用热处理海胆DNA分子时,因为rRNA基因部分含有的G≡C碱基对特别丰富,所以需要的解链温度较高。
在合适的热变性条件下,A =T碱基对含量高的区段可局部打开,形成单链,这时可用专门降解单链的SI核酸酶处理,仅保留G≡C 含量高的双链部分,再通过CsCI梯度密度离心,即能获得rRNA基因。
2.2 分子杂交技术
从两种生物A和B提取DNA,加温,使DNA分子变性,解开为单链。
在适当温度下,把一个种的单链DNA与另一个种的单链DNA一起温育,形成杂种双链DNA A-B。
为了使种间DNA A-B能够和种内DNA A-A或B-B区分开来,必须把一个种的DNA,例如A的DNA,用放射性同位素标记,只放少量这种DNA到温育混合物中。
因为A的DNA所占的分量很少,所以很少有机会形成A-A双链,从而所有标记上的双链DNA都可以被认为是杂种的DNA A-B。
然后把这种双链提取出来,检验它们的同源性质。
如果从两种生物A和B来的DNA完全同源,核苷酸顺序相称(也就是说,来自相同的种),那么杂种DNA A-B的解链温度和A-A或B-B自然一样。
如果两个种间的DNA有差异,相互间核苷酸的顺序不相称,那么这种杂种DNA稳定性下降,容易解链,所需的解链温度也较低。
据研究,两种生物的核苷酸组成有差异时,每增加1%的差异,杂种DNA分子对温度的稳定性降低1.6℃。
所以不同物种间的DNA的同源程度可以通过“温度稳定性”来估计。
高等生物的DNA含有大量的重复DNA,但是这类DNA的进化趋向还不很明了,所以通常仅用非重复DNA来进行杂交试验,两个种间的亲缘关系近,核苷酸差异就小;而亲缘关系疏远,差异就大。
2.3 证明DNA的半保留复制
细菌在15N中经过多代培养后,移到14N中培养一代,从生长一代的细胞中提取DNA,通过热变性,使DNA双链分开,然后离心。
这时可以观察到两条带,一条核苷酸链是重的,一条核苷酸链是轻的。
证明第一代杂种DNA分子是半保留性复制的产物,它们的双链中,重核苷酸链来自亲代(15N),轻核苷酸链来自新合成的(14N),记作14N/15N。
2004.10教学资料中学生物教学。