生物化學(xué)第三章 核酸

1、第三章 核酸Nucleic Acid 主講教師：唐煌電話-Mail:1、核苷酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2、核酸的結(jié)構(gòu)3、核酸的性質(zhì)4、核酸的生物功能1、核苷酸的結(jié)構(gòu)核苷酸的結(jié)構(gòu)1.1 核苷酸的化學(xué)組成核苷酸的化學(xué)組成 元素組成元素組成C、H、O、N、P特點(diǎn)特點(diǎn): P/: P/核酸核酸=9%=9%分子組成分子組成 堿基堿基( (base) )：嘌呤堿，嘧啶堿：嘌呤堿，嘧啶堿戊糖戊糖( (ribose) )：核糖，脫氧核糖：核糖，脫氧核糖 磷酸磷酸( (phosphate) )1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.2.1 嘧啶堿（pyrimidine, Py） 1.2 堿基的結(jié)

2、構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.2.2 嘌呤堿（purine, Pu） 其它嘌呤（核酸的代謝產(chǎn)物）：黃嘌呤、次黃嘌呤、尿酸等 1.2.3 堿基的性質(zhì) 1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)互變異構(gòu)現(xiàn)象胺式胺式- -亞胺式互變異構(gòu)亞胺式互變異構(gòu)含氮堿基具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由于環(huán)上極性基團(tuán)（如羰基、氨基等）的存在，堿基能夠發(fā)生氨式氨式亞氨式亞氨式的互變異構(gòu)1.2.3 1.2.3 堿基的性質(zhì)堿基的性質(zhì) 1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)互變異構(gòu)現(xiàn)象酮式酮式- -烯醇式互變異構(gòu)烯醇式互變異構(gòu)因此，堿基既有芳香環(huán)的特性，也具有氨、酮和烯醇等相應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。1.2.3 1.2.3 堿基的性質(zhì)堿基的性

3、質(zhì) 1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基環(huán)氮原子的烷基化在一定條件下，堿基環(huán)上的氮原子可以發(fā)生烷基化反應(yīng)。HNN+H2NOCH3NNRNNRN+NNH2CH3NN+NH2CH3NNRNNNH2N+NRCH3N+NRCH3HNNH2NON+NNH2ORCH3在同樣條件下，U和T基本上不起反應(yīng)。應(yīng)用CH2N2作為烷基化劑，則所有堿基都能發(fā)生上述反應(yīng)。1.2.3 1.2.3 堿基的性質(zhì)堿基的性質(zhì) 1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基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(dú)特的紫外線吸收光譜，一般在260nm260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組份

4、定性和定量測(cè)定的依據(jù)。1.2.3 1.2.3 堿基的性質(zhì)堿基的性質(zhì) 1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的解離1.2.3 堿基的性質(zhì)堿基的性質(zhì) 1.2 堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿基的解離1.3.1 戊糖的結(jié)構(gòu)戊糖的結(jié)構(gòu) 1.3 戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)OHOH2CHOHHOHOHHHOHOH2CHOHHHOHHHOHOH2CHOHHOCH3OHHH-D-核糖-D-2-脫氧核糖-D-2-O-甲基核糖1.3.2 戊糖的化學(xué)性質(zhì)戊糖的化學(xué)性質(zhì) 1.3 戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)氧化反應(yīng) OCHbaseHOHOHOH2PIO4-OCHbaseHOH2PCHOOHCCH3N

5、H2H+OCNCHCHCH3baseHOH2CHHO+ H3PO4加成化合物H1.3.2 戊糖的化學(xué)性質(zhì)戊糖的化學(xué)性質(zhì) 1.3 戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)堿性水解堿性水解 這種水解穩(wěn)定性差異具有重要的生理意義：DNA作為遺傳信息的攜帶者，在遺傳信息的存儲(chǔ)和傳遞中處于中心地位，要求其結(jié)構(gòu)有高度的穩(wěn)定性；而RNA在大多數(shù)情況下是作為DNA的信使，完成任務(wù)后即行分解，所以要求RNA具有容易水解性質(zhì)。 1.3.2 戊糖的化學(xué)性質(zhì)戊糖的化學(xué)性質(zhì) 1.3 戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)戊糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)顏色反應(yīng)顏色反應(yīng)CH3OHHOD-核糖濃HCl 綠色（苔黑酚法）FeCl3D-2-脫氧核糖 藍(lán)色（二苯胺法）HNH

6、+1.4 磷酸的性質(zhì)磷酸的性質(zhì)H3PO4pKa1=2H+H2PO4-pKa2=7H+2-HPO4pKa3=12H+3-PO41.3 核苷的結(jié)構(gòu)核苷的結(jié)構(gòu)核苷：含N苷，-苷 OHOH2CHHHbaseHOHOH核苷中戊糖與堿基的連接方式：核苷中戊糖與堿基的連接方式： OHOH2CHHHHOHOHNNNNNH291 腺嘌呤核苷 （adenosine）胞嘧啶脫氧核苷 （deoxycytidne）OHOH2CHHHHOHHN1NONH211.3 核苷的結(jié)構(gòu)核苷的結(jié)構(gòu)OCH2HHOHHOHHNNONH2HOsyn-CytidineOCH2HHOHHOHHNNNH2HOanti-CytidineOOCH2

7、HHOHHOHHHOsyn-AdenosineNNNNNH2OCH2HHOHHOHHHOanti-AdenosineNNNNNH2天然核苷：一般天然核苷：一般為反式構(gòu)象為反式構(gòu)象 核苷核苷 核糖核苷（核苷）：核糖核苷（核苷）：A、G、C、U 脫氧核糖核苷（脫氧核苷）：脫氧核糖核苷（脫氧核苷）：dA、dG、dC、dT 命名，簡寫符號(hào)命名，簡寫符號(hào) 修飾核苷（modified nucleoside）：修飾核苷包括三種情況: （1）由修飾堿基和糖組成的核苷 （2）由非修飾堿基和2-O-甲基核糖組成的核苷 （3）由堿基與糖連接方式特殊的核苷 也稱稀有核苷（minor nucleoside） NNNNN

8、HCH3dRN6-Methyl-dA（1）HNNHO5,6-dihydrouridineORHHH(D or hU)（2）OCH2HHOHHOCH3HHO2-O-甲基腺苷Ade(Am)NNCH3NH25-Methyl-dCOdR（3）OCH2HHOHHOHHHO (pseudouridine)HNNHOO51假尿嘧啶核苷()22，33，55核糖核苷酸核糖核苷酸(2 -AMP)(3 -AMP)(5 -AMP)1.4 核苷酸的結(jié)構(gòu)核苷酸的結(jié)構(gòu)33，55脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸Deoxyadenosine 3- monphosphate (3- dAMP)Deoxyadenosine 5- mo

9、nphosphate (5- dAMP)（2）脫氧（核糖）核苷酸（）脫氧（核糖）核苷酸（deoxyribonucleotide）1.4 核苷酸的結(jié)構(gòu)核苷酸的結(jié)構(gòu)（1 1）一般物理性質(zhì)）一般物理性質(zhì) （2 2）互變異構(gòu)現(xiàn)象）互變異構(gòu)現(xiàn)象 （3 3）紫外吸收）紫外吸收 1.5 核苷酸的性質(zhì)核苷酸的性質(zhì)A260：樣品在：樣品在260nm處的吸收值處的吸收值 E260：所測(cè)核苷酸的摩爾消光系數(shù)：所測(cè)核苷酸的摩爾消光系數(shù) C： 核苷酸樣品的濃度（核苷酸樣品的濃度（mg/ml） 核核苷苷酸酸A260E260MrC100胞嘧啶核苷酸的解離胞嘧啶核苷酸的解離 OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOC

10、MPpKa2=4.5-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOOCMPpKa3=6.4-pI =CMPpKa1+pKa22=0.8+4.52= 2.65OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOCMPpKa1=0.80H+-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHHOCMP+H+（4 4）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn)）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn) 鳥嘌呤核苷酸的解離鳥嘌呤核苷酸的解離 （4 4）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn)）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn) pI5-GMP1.55腺嘌呤核苷酸的解離腺嘌呤核苷酸的解離 （4 4）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn)）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn) pI5-AMP2.3

11、5尿嘧啶核苷酸的解離尿嘧啶核苷酸的解離 （4 4）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn)）核苷酸的兩性解離和等電點(diǎn) 4 4種核苷酸的解離曲線種核苷酸的解離曲線 可在可在pH 2.05.0之間分離各種核苷酸之間分離各種核苷酸 pH 3.5 時(shí)各核苷酸所帶電荷時(shí)各核苷酸所帶電荷 核苷酸 磷酸基電荷 堿基的電荷 凈電荷 AMP-1+0.54-0.46GMP-1+0.05-0.95CMP-1+0.84-0.16UMP-1+0-11.5.1 ATP類的高能磷酸化合物 1.5 核苷酸的重要衍生物核苷酸的重要衍生物胞內(nèi) ATP cAMP + PPi 磷酸二酯酶 5-AMP 腺苷酸環(huán)化酶 （AC）1.5.1 核苷多磷酸類核

12、苷多磷酸類 5 端端3 端端CGA2、核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu) 2.1 2.1 核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu) 2.1.1 核酸分子中核苷酸核酸分子中核苷酸之間的連接鍵之間的連接鍵 3,5-磷酸二酯鍵，簡稱C3-O-P-O-C5鍵。RNA和DNA的多核苷酸皆無支鏈。 2、核酸的結(jié)構(gòu)定義定義核酸中核苷酸的排列核酸中核苷酸的排列順序。順序。由于核苷酸間的差異由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列。稱為堿基序列。A G P5 P T PG PC PT P OH 3 書寫方法書寫方法5 pApCpTpGpCpT-OH 3 5 A C T G C T 3 2.2 DNA的空

13、間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu) 雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)2.2 DNA的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu) l 2.2.1 堿基組成分析堿基組成分析Chargaff 規(guī)則：規(guī)則：A = T G = C A+G=T+C物種不同，物種不同，DNA組成不同組成不同.同一個(gè)體的不同細(xì)胞同一個(gè)體的不同細(xì)胞DNA相同相同.2.2.2 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn) （Watson, Crick, 1953）uDNADNA分子由兩條分子由兩條相互平行但相互平行但走向相反走向相反的脫氧多核苷酸鏈的脫氧多核苷酸鏈組成，兩鏈以組成，兩鏈以- -脫氧核糖脫氧核糖- -磷磷酸酸- -為骨架，以為骨架，以右手螺旋右手螺旋方方式繞同一公共軸盤

14、。螺旋直式繞同一公共軸盤。螺旋直徑為徑為2 2nm，形成，形成大溝大溝(major g ro o v e ) 及及 小 溝小 溝 ( m i n o r groove)相間。相間。u堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)堿基垂直螺旋軸居雙螺旋內(nèi)側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成側(cè)，與對(duì)側(cè)堿基形成氫鍵配氫鍵配對(duì)對(duì)（互補(bǔ)配對(duì)形式：（互補(bǔ)配對(duì)形式：A=T; G C） 。u相鄰堿基平面距離相鄰堿基平面距離0.34nm，螺旋一圈螺距螺旋一圈螺距3.4nm，一圈，一圈10對(duì)對(duì)堿基。堿基。堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì) u氫鍵氫鍵維持雙鏈維持雙鏈橫向穩(wěn)定性橫向穩(wěn)定性u(píng)堿基堆積力堿基堆積力維持雙鏈維持雙鏈縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性u(píng)磷酸基上的負(fù)電荷與

15、介質(zhì)中的陽磷酸基上的負(fù)電荷與介質(zhì)中的陽離子之間形成的離子之間形成的離子鍵，穩(wěn)定雙離子鍵，穩(wěn)定雙螺旋的完整性螺旋的完整性穩(wěn)定穩(wěn)定DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵雙螺旋結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵2.2.3 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性Watson Crick DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（B型DNA） 2.2.3 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性A-DNA： 與B-DNA相同處：反向的兩條多核苷酸鏈，右手螺旋。與B-DNA不同點(diǎn) :（1）螺體寬而短，直徑2.55nm；11個(gè)核苷酸一圈，螺距2.46nm。（2）堿基的傾角大一些：傾角19。A-DNA：RNA分子中的雙螺旋區(qū)；DNA-RNA雜交分子。2.2

16、.3 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性Z-DNA： 1979年美國ARich等人發(fā)現(xiàn)了左旋DNA（左手DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)）d(CpGpCpGpCp-Gp)2.2.4 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝2.2.4.1 DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix 或或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。 正超螺旋正超螺旋(positive supercoil)盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同雙螺旋方同相同 負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋(negative supercoil)盤

17、繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 意義意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對(duì)于變化及其調(diào)控對(duì)于DNA復(fù)制和復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。程具有關(guān)鍵作用。 2.2.4.2 原核生物原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)的高級(jí)結(jié)構(gòu)環(huán)狀DNADNA 雙鏈線狀 雙鏈環(huán)狀 單鏈線狀：動(dòng)物病毒MVM 單鏈環(huán)狀：噬菌體X174 真核細(xì)胞染色體DNA 噬菌體T2，T5，T7，P22 E-Coli染色體DNA 線粒體DNA 葉綠體DNA 多瘤病毒DNA，病毒SV40DNA 噬菌體和X174的復(fù)制型 2.2.4.3 DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝在真核生物

18、細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物真核生物染色體染色體由由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是其基本單位是 核小體核小體(nucleosome)。核小體的組成核小體的組成DNA：約約200bp 組蛋白：組蛋白：H1H2A，H2BH3H42.3 RNA的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu) 2.3.1 RNA的種類、分布、功能的種類、分布、功能核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL

19、-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA核蛋白體核蛋白體RNA信使信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核內(nèi)不均一核內(nèi)不均一RNA核內(nèi)小核內(nèi)小RNA胞漿小胞漿小RNA 細(xì)胞核和胞液細(xì)胞核和胞液線粒體線粒體功功能能rRNAmRNA mt rRNAtRNAmt mRNAmt tRNAHnRNASnRNASnoRNAscRNA/7SL-RNA 核蛋白體組分核蛋白體組分蛋白質(zhì)合成模

20、板蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸成熟成熟mRNA的前體的前體參與參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)的剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)rRNA的加工、修飾的加工、修飾蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號(hào)識(shí)別體的組分的信號(hào)識(shí)別體的組分核仁小核仁小RNA2.3.2 mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.帽：大多數(shù)真核帽：大多數(shù)真核mRNA的的5 末端均在轉(zhuǎn)錄后加末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個(gè)上一個(gè)7-甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的甲基鳥苷，同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C 2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。尾：大多數(shù)真核尾：大多數(shù)真核mRNA的的3 末端有一個(gè)多聚腺末端有一個(gè)多聚腺苷酸苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)

21、，稱為多聚結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。尾。編碼區(qū)：核苷酸殘基編碼區(qū)：核苷酸殘基mRNA核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位mRNA的穩(wěn)定性維系的穩(wěn)定性維系翻譯起始的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控 帽子結(jié)構(gòu)和多聚帽子結(jié)構(gòu)和多聚A尾的功能尾的功能 tRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分子量小，分子量小，稀有堿基稀有堿基多多 含含 1020% 稀有堿基，如稀有堿基，如 DHU 3末端為末端為 CCA-OH 5末端大多數(shù)為末端大多數(shù)為G 具有具有 T C 2.3.3 轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鳥嘌呤二甲

22、基鳥嘌呤N6-異戊烯腺嘌呤異戊烯腺嘌呤雙氫尿嘧啶雙氫尿嘧啶4-巰尿嘧啶巰尿嘧啶 稀有堿基稀有堿基 tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草形三葉草形四四臂臂三三環(huán)環(huán): 氨基酸臂氨基酸臂 DHU(臂臂)環(huán)環(huán) 反密碼反密碼(臂臂)環(huán)環(huán) 額外環(huán)額外環(huán)(可變臂可變臂) TC(臂臂)環(huán)環(huán)氨基酸氨基酸臂臂額外環(huán)額外環(huán)* tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 倒倒L形形* tRNA的功能的功能活化、搬運(yùn)氨基活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。白質(zhì)的翻譯。3、核酸的理化性質(zhì) 3.1 核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn)核酸的兩性性質(zhì)及等電點(diǎn) 與蛋白質(zhì)相似，核酸分子中既含有酸性基團(tuán)（磷酸基）也含有堿性基團(tuán)（氨基）

23、，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(gè)中等強(qiáng)度的酸，而堿性（氨基）是一個(gè)弱堿，所以核酸的等電點(diǎn)比較低。如DNA的等電點(diǎn)為44.5，RNA的等電點(diǎn)為22.5。 RNA的等電點(diǎn)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。3.2 核酸的水解核酸的水解 （1 1）酸或堿水解）酸或堿水解 核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸或堿性條件下水解切斷。核酸分子中的磷酸二酯鍵可在酸或堿性條件下水解切斷。 DNA和和RNA對(duì)酸或堿的耐受程度有很大差別。例如，在對(duì)酸或堿的耐受程度有很大差別。例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，溶液中，RNA幾乎

24、可以完全水解，生成幾乎可以完全水解，生成2-或或3-磷酸核苷；磷酸核苷；DNA在同樣條件下則不受影響。這種水解性能上的差別，與在同樣條件下則不受影響。這種水解性能上的差別，與RNA核糖基上核糖基上2-OH的鄰基參與作用有很大的關(guān)系。在的鄰基參與作用有很大的關(guān)系。在RNA水解時(shí)，水解時(shí)，2-OH首先進(jìn)攻磷酸基，在斷開磷酯鍵的同時(shí)形成環(huán)狀磷酸二酯，首先進(jìn)攻磷酸基，在斷開磷酯鍵的同時(shí)形成環(huán)狀磷酸二酯，再在堿的作用形成水解產(chǎn)物。再在堿的作用形成水解產(chǎn)物。（2）酶水解）酶水解 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RN

25、A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(gè)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(gè)位點(diǎn)切斷磷酸二酯鍵。 在分子生物學(xué)研究中最有應(yīng)用價(jià)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。3.3 核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收 在核酸分子中，由于嘌呤在核酸分子中，由于嘌呤堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵堿和嘧啶堿具有共軛雙鍵體系，因而具有獨(dú)特的紫體系，因而具有獨(dú)特的紫外線吸收光譜，一般在外線吸收光譜，一般在260nm左右有最

26、大吸收峰，可左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組份定性以作為核酸及其組份定性和定量測(cè)定的依據(jù)。和定量測(cè)定的依據(jù)。3.4 核酸的變性、復(fù)性與雜交核酸的變性、復(fù)性與雜交 ( (1) ) 核酸的變性核酸的變性 核酸的變性是指核酸雙螺旋區(qū)的核酸的變性是指核酸雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。變性核酸將成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。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核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)( (堿堿基順序基順序) )保持不變。保持不變。能夠引起核酸變性的因

27、素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲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核酸的變性。醛和尿素等的存在均可引起核酸的變性。DNA變性的特征變性的特征 當(dāng)當(dāng)DNA的稀鹽溶液加熱到的稀鹽溶液加熱到80-100時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)即發(fā)生解時(shí)，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)。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，如紫外吸變性后，它的一系列性質(zhì)也隨之發(fā)生變化，如紫外吸收收( (260 nm) )值升高值升高, , 粘度降低等。粘度降低等。DNA變性的特征變性的特征 DNADNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將引起因此，通常將引起DNADNA變性的溫度稱為融點(diǎn)，用變性的溫度稱為融點(diǎn)，用T Tm m表示。表示。DNA變性的特征變性的特征一般一般DNA的的Tm值在值在70-85 C之間。之間。DNA的的Tm值與分子中的值與分子中的G和和C的含量有關(guān)。的含量有關(guān)。G和和C的含量高，的含量高，Tm值高。因而測(cè)定值高。因而測(cè)定Tm值，可反映值，可反映DNA分子分子中中G, C含量，可通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：含量，可通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （G+C)%=(Tm-