《生物化学》课程PPT教学课件：第十三、十四章 核酸的物理化学性质

Chapter13核酸的物理化学性质 Chapter14核酸的研究方法 Mned NH 2 N DNA(2 m diem) chosimanstbwn

Chapter13 核酸的物理化学性质 N N N H N NH2 Chapter14 核酸的研究方法

Chapter13核酸的物理化学性质 、核酸的水解 (一)核酸的酸水解或碱水解 核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。 DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。 例如,在0.1mo/NaOH溶液中,RNA几乎可以完全水解 生成2'或3'磷酸核苷;DNA在同样条件下则不受影响。这种水 解性能上的差别,与RNA核糖基上2-OH的邻基参与作用有很 大的关系。在RNA水解时,2′-OH首先进攻磷酸基,在断开磷 酯键的同时形成环状磷酸二酯,再在碱的作用形成水解产物。 DNA一般对碱稳定,RNA对碱不稳定

Chapter13 核酸的物理化学性质 一、核酸的水解 （一）核酸的酸水解或碱水解 ⚫核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。 ⚫DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。 例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解， 生成2′或3′磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水 解性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有很 大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开磷 酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用形成水解产物。 DNA一般对碱稳定，RNA对碱不稳定

Chapter13核酸的物理化学性质 、核酸的水解 (二)核酸的酶水解 生物体内存在多种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多聚核 苷酸链中的磷酸二酯鍵。 以DNA为底物的DNA水解酶( DNases)和以RNA为底物 的RNA水解酶( RNases)。 根据作用方式又分作两类:核酸外切酶和核酸内切酶。 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;核酸內切酶的作用方式刚 好和外切酶相反,它从多聚核苷酸链中向开始,在某个位点 切断磷酸二酯键。 在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。 这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位

（二）核酸的酶水解 一、核酸的水解 ⚫生物体内存在多种核酸水解酶。这些酶可以催化水解多聚核 苷酸链中的磷酸二酯键。 ⚫以DNA为底物的DNA水解酶（DNases）和以RNA为底物 的RNA水解酶（RNases）。 ⚫根据作用方式又分作两类：核酸外切酶和核酸内切酶。 ⚫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；核酸内切酶的作用方式刚 好和外切酶相反，它从多聚核苷酸链中间开始，在某个位点 切断磷酸二酯键。 ⚫在分子生物学研究中最有应用价值的是限制性核酸内切酶。 这种酶可以特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。 Chapter13 核酸的物理化学性质

Chapter13核酸的物理化学性质 、核酸的水解 (二)核酸的酶水解 脱氧核糖核酸酹类 1、牛胰脱氧核糖核酸酶ω Nasel):从5′磷酸末端切下寡聚核苷酸。 2、牛脾脱氧核糖核酸酶⑩№ asell):从5′磷酸末端切下寡聚核苷 酸。 3、限制性内切酶:存在于细菌体内,用于专一性地降解外源的DNA 限制性内切酶已成为基因工程最重要的工具酶。如 ECORl (请看教材503504页)

Chapter13 核酸的物理化学性质 一、核酸的水解 （二）核酸的酶水解 脱氧核糖核酸酶类 1、牛胰脱氧核糖核酸酶(DNaseI)：从5′磷酸末端切下寡聚核苷酸。 2、牛脾脱氧核糖核酸酶(DNaseII) ：从5′磷酸末端切下寡聚核苷 酸。 3、限制性内切酶：存在于细菌体内，用于专一性地降解外源的DNA， 限制性内切酶已成为基因工程最重要的工具酶。如 EcoRI （请看教材503—504页）

Chapter13核酸的物理化学性质 、核酸的分子量、溶解性、粘度和酸 1、分子量在数百至数百万之间;微溶于水,不溶于 有机溶剂;变性时粘度降低; 2、核酸的碱基、核苷和核苷酸均能发生解离。在 定的条件下可形成兼性离子,为两性电解质,具有等 电点

二、核酸的分子量、溶解性、粘度和酸 碱性质 Chapter13 核酸的物理化学性质 1、 分子量在数百至数百万之间；微溶于水，不溶于 有机溶剂；变性时粘度降低； 2、核酸的碱基、核苷和核苷酸均能发生解离。在一 定的条件下可形成兼性离子，为两性电解质，具有等 电点

Chapter13核酸的物理化学性质 、核酸的紫外吸收 在核酸分子中,由于 嘌呤碱和嘧啶碱具有 共轭双键体系,因而 具有独特的紫外线吸 收光谱,最大吸收峰 波长(λmax)在 0. 260nm处,可以作 为核酸及其组份定性 和定量测定的依据。 波长 图515DNA的紫外吸收光谱 1.天然DNA,2,变性DNA,3,核苷酸总吸收值

Chapter13 核酸的物理化学性质 三、核酸的紫外吸收 ◼ 在核酸分子中，由于 嘌呤碱和嘧啶碱具有 共轭双键体系，因而 具有独特的紫外线吸 收光谱，最大吸收峰 波长（λmax）在 260nm处，可以作 为核酸及其组份定性 和定量测定的依据

Chapter13核酸的物理化学性质 、核酸的紫外吸收 摩尔磷消光系数508页 增色效应:核酸发生变 性时,摩尔磷消光系数增加 的现象。 0. 减色效应:复性后,摩 尔磷消光系数又降低的效应。 波长 图515DNA的紫外吸收光谱 1.天然DNA,2,变性DNA,3,核苷酸总吸收值

Chapter13 核酸的物理化学性质 三、核酸的紫外吸收 摩尔磷消光系数 508页 增色效应：核酸发生变 性时，摩尔磷消光系数 增加 的现象。 减色效应：复性后，摩 尔磷消光系数 又降低的效应

Chapter13核酸的物理化学性质 四、核酸的变性、复性及分子杂交 (一)核酸的变性( denaturation) 核酸的变性:维系核酸三维结构的碱基堆积力和氢键 如果受到某些理化因素的破坏,其三维结构就要改变, 从而引起理化性质及生物学功能的改变,这种现象称 为核酸的变性。 变性核酸将失去箕部分或全部的生物活性。核酸的变性并不涉及 磷酸〓酢键的断裂,所以它的一级结构(碱基顺廓)保持不变。 能够引起核酸变性的因素很多。温度升高、酸碱度改变、甲醛和 尿素等的存在均可引起核酸的变性。 变性与降解的区别:是否涉及共价键的断裂和分子量的改变

Chapter13 核酸的物理化学性质 四、核酸的变性、复性及分子杂交 ◼ (一) 核酸的变性(denaturation) ◼ 核酸的变性:维系核酸三维结构的碱基堆积力和氢键 如果受到某些理化因素的破坏，其三维结构就要改变， 从而引起理化性质及生物学功能的改变，这种现象称 为核酸的变性。 变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。核酸的变性并不涉及 磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。 ◼ 能够引起核酸变性的因素很多。温度升高、酸碱度改变、甲醛和 尿素等的存在均可引起核酸的变性。 变性与降解的区别：是否涉及共价键的断裂和分子量的改变

Double-helicai DNA Denaturation Annealing 3 Partially denatured DNA A a-t T A Separation Association of of strands strands by base G c G pairing c Separated strands of DNA in random coils

Chapter13核酸的物理化学性质 四、核酸的变性、复性及分子杂交 核酸的变性的特征 ■DNA的变性过程是突变性的,它在很窄的温度区间内 完成。因此,通常将引起DNA变性的温度称为融点, 用Tm表示。 一般DNA的Tm值在70-85C之间。DNA的Tm值与 分子中的G和C的含量有关。 ■G和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-693)x244 影响 DNA Tm大小的因素:DNA的均一性;GC的 含量;介质中的离子强度

Chapter13 核酸的物理化学性质 四、核酸的变性、复性及分子杂交 核酸的变性的特征 ◼ DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内 完成。因此，通常将引起DNA变性的温度称为融点， 用Tm表示。 ◼ 一般DNA的Tm值在70-85C之间。DNA的Tm值与 分子中的G和C的含量有关。 ◼ G和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)X2.44 影响DNA Tm大小的因素：DNA的均一性；G—C的 含量；介质中的离子强度