2.3 核酸的物理化学性质

核算理化性质-讲义目录1.一般物理性质；2.核酸的紫外吸收；3.变性；4.复性；5.杂交；教学目的：了解核酸的一般物理性质及DNA序列的测定方法，掌握核酸的紫外吸收特性、变性和复性及核酸的分离、提纯和定量测定。

教学重点：核酸的紫外吸收及变性和复性；教学难点：核酸的变性和复性1.一般物理性质1.1形态DNA —— 白色纤维状固体 RNA —— 白色粉末状固体1.2溶解性微溶于水；不溶于乙醇、乙醚和氯仿等一般的有机溶剂；用乙醇可以沉淀核酸。

RNA核蛋白体(RNP)易溶于0.14mol/L NaCl溶液；DNP可溶于1~2mol/L的NaCl溶液；RNA在碱性溶液中不稳定； DNA在碱性溶液中稳定。

显色反应：利用核糖和脱氧核糖不同的显色反应鉴定DNA与RNA。

核糖与地衣酚（3,5-二羟甲苯）试剂反应呈鲜绿色。

脱氧核糖与二苯胺试剂反应生成蓝色化合物，而核糖无此反应。

1.3粘度DNA溶液粘度极高 (因其分子直径小而长度大)RNA溶液粘度要小得多★核酸变性或降解后，粘度降低1.4两性解离概念：核酸为两性电解质，因核苷酸含有磷酸基与碱基，磷酸基和碱基可以解离，在不同pH条件下解离程度不同，在一定条件下可形成兼性离子，表现为两性离子状态，通常表现为酸性。

效果：由于磷酸基团的酸性很强，所以pI（等电点）较低，整个分子相当于多元酸。

应用：利用核酸的两性解离可以通过调节核酸溶液的pH来沉淀核酸，也可通过电泳分离纯化核酸。

2. 紫外吸收性质2.1机理：嘌呤和嘧啶具有共轭双键，能强烈吸收紫外光。

2.2性质1：在260nm处有最大吸收峰。

对于纯的DNA或RNA，可以通过测得A260来推测其核酸含量。

A260/ A280值可以反映核酸的纯度。

性质2：纯的DNA：A260/ A280 =1.8 纯的RNA：A260/ A280 =2.02.3.定义：增色效应(hyperchromic effect)是变性后DNA 溶液的紫外吸收作用增强的效应。

核酸分离纯化的原则
核酸的分离纯化原则主要包括以下几个方面：
1. 根据物理化学性质分离：包括碱基成分、大小、形态等，如使用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离DNA和RNA；利用离心、超滤和电泳等技术可分离DNA、RNA和蛋白质。

2. 根据碱基组成分离：由于不同物种、不同个体的DNA碱基组成不同，因此可以利用这一差异利用测序、杂交、PCR等方法进行分离。

3. 根据功能分离：可以根据DNA和RNA的功能和特异性进行分离。

例如，使用特异性结合染料或核酸探针选择性地富集DNA或RNA。

4. 根据生化特性分离：DNA和RNA在不同条件下的生化特性差异较大，可以利用这一特点进行分离纯化，如利用酸性或碱性溶液进行分离纯化。

5. 根据亲和性分离：根据DNA或RNA与某些物质的亲和性选择性地富集、分离纯化DNA或RNA，例如使用特异性结合蛋白质来富集特定DNA或RNA序列。

第15章、核酸的物理化学性质（上册P502）本章重点：1、核酸的水解，2、核酸的紫外吸收，3、核酸的变性和复性本章的主要内容：（一）核酸的水解：所有糖苷键和磷酸酯键都能被水解。

（1）酸水解：糖苷键比磷酸二酯键易被水解，嘌呤碱糖苷键比嘧啶碱更易水解。

（2）碱水解：磷酸酯键易水解，RNA比DNA易水解，因为RNA核糖上有2‘-OH，水解过程见P502。

（3）酶水解：为水解磷酸二酯键的酶，专一水解核酸的为核酸酶。

1.核酸酶的分类：按底物专一性分为RNase（核糖核酸酶）和DNase（脱氧核糖核酸酶）。

按对底物作用方式分为内切酶（作用点在核糖核酸酶内部）和外切酶（作用点在末端）。

2.RNase：如牛胰核糖核酸酶（EC 2.7.7.16），内切酶，作用位点为嘧啶核苷（Py）-3‘-磷酸与其他核苷酸之间的连键。

3.限制性内切酶：为DNase。

剪裁DNA的工具，可用于核酸测序和基因工程。

在细菌中发现，目前已找到限制性内切酶数千种。

限制性内切酶往往与甲基化酶成对存在，自身酶作用位点的碱基被甲基化，内切酶不再降解，因而可识别和降解外源DNA。

断裂位点处常有二重旋转（轴）对称性（回文结构，正读反读相同），在特定位点两条链切断后形成粘末端或平末端。

限制性内切酶命名：如E. coR Ⅰ，第1个字母E(大写)，为大肠杆菌(E.coli)属名的第一个字母，第2、3两个字母co（小写）为种名头两个字母，第4个字母R，表示菌株，最后一个罗马字为该细菌中已分离这一类酶的编号。

（二）核酸的酸碱性质：核苷和核苷酸都是兼性离子，碱基和磷酸基均能解离，见P505，具有酸碱性。

由于DNA酸碱变性，使酸碱滴定曲线不可逆。

（三）核酸的紫外吸收：嘌呤环与嘧啶环具有共轭双键，核苷和核酸的吸收波段在240~290nm，最大吸收值在260nm附近（蛋白质最大吸收值280nm）。

（1）可用于测样品纯度（测吸光度A）：A260/A280比值，纯DNA应大于1.8，纯RNA应达到2.0，若样品混有杂蛋白，比值明显降低。

核酸检测物理知识点总结一、核酸的结构与性质1.1 核酸的化学结构核酸是一种由核苷酸经过磷酸二脂酸酯键连接形成的生物大分子，包括DNA和RNA两种类型。

DNA由脱氧核糖核苷酸组成，RNA由核糖核苷酸组成。

核苷酸由核苷和磷酸二脂酸组成，核苷包括一个含氮碱基和一个糖分子，磷酸二脂酸作为链的连接部分。

1.2 核酸的物理性质核酸具有许多特殊的物理性质，如双螺旋结构、碱基配对、DNA超螺旋等。

其中双螺旋结构是DNA的典型结构，由两条螺旋形成，而碱基配对是通过氢键将两条链连接在一起，碱基的配对规律是腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）之间形成两个氢键，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之间形成三个氢键。

此外，DNA还具有超螺旋结构，这种结构形式使得DNA在细胞分裂时更容易分离。

1.3 核酸的光学性质核酸具有一定的光学性质，如吸收光谱、荧光光谱等。

DNA和RNA在紫外光下有显著的吸收，其中DNA在260nm处有最大吸收峰，而RNA在260nm处有一个稍微红移的吸收峰。

此外，核酸还具有荧光发射的性质，一些荧光染料可以与核酸结合产生荧光信号，用于核酸的检测和定量分析。

二、核酸检测的原理与技术2.1 核酸检测的原理核酸检测的原理是通过特定的技术手段来识别和检测样品中的核酸序列，常用的技术包括PCR（聚合酶链式反应）、分子杂交、核酸电泳、原位杂交等。

PCR是最常用的核酸扩增技术，通过模拟细胞内DNA复制的过程来扩增目标DNA序列，从而实现对目标基因的检测和分析。

2.2 核酸检测的技术手段核酸检测的技术手段包括一系列的实验方法和设备，如核酸提取、PCR扩增、凝胶电泳、原位杂交、微阵列技术等。

其中核酸提取是核酸检测的首要环节，其目的是从样品中提取出目标DNA或RNA序列，为后续的PCR扩增和检测做准备；PCR扩增是一种快速、高效、特异性强的核酸扩增技术，可将目标核酸的复制数量扩大上百万倍，从而实现对微量核酸的检测和分析。

2.3 核酸检测的应用核酸检测技术在临床医学、疾病预防和控制、食品安全监测等领域有着广泛的应用，如临床诊断中的传染病检测、肿瘤基因检测、遗传病筛查等；疾病预防和控制中的病毒核酸监测、病原微生物检测、环境污染监测等；食品安全监测中的食源性疾病的检测、转基因食品的检测等。

7-3 核酸的物理化学性质上册P502一一一核酸的水解：所有糖苷键和磷酸酯键都能被水解。

一1一酸水解：糖苷键比磷酸二酯键易被水解，嘌呤碱糖苷键比嘧啶碱更易水解。

一2一碱水解：磷酸酯键易水解，RNA比DNA易水解，因为RNA核糖上有2‘-OH，水解过程见P502。

一3一酶水解：为水解磷酸二酯键的酶，专一水解核酸的为核酸酶。

1.核酸酶的分类：按底物专一性分为RNase（核糖核酸酶）和DNase（脱氧核糖核酸酶）。

按对底物作用方式分为内切酶（作用点在核糖核酸酶内部）和外切酶（作用点在末端）。

2.RNase：如牛胰核糖核酸酶（EC 2.7.7.16），内切酶，作用位点为嘧啶核苷（Py）-3‘-磷酸与其他核苷酸之间的连键。

3.限制性内切酶：为DNase。

剪裁DNA的工具，可用于核酸测序和基因工程。

在细菌中发现，目前已找到限制性内切酶数千种。

限制性内切酶往往与甲基化酶成对存在，自身酶作用位点的碱基被甲基化，内切酶不再降解，因而可识别和降解外源DNA。

断裂位点处常有二重旋转（轴）对称性（回文结构，正读反读相同），在特定位点两条链切断后形成粘末端或平末端。

限制性内切酶命名：如E. coRⅠ，第1个字母E(大写)，为大肠杆菌(E.coli)属名的第一个字母，第2、3两个字母co（小写）为种名头两个字母，第4个字母R，表示菌株，最后一个罗马字为该细菌中已分离这一类酶的编号。

一一一核酸的酸碱性质：核苷和核苷酸都是兼性离子，碱基和磷酸基均能解离，见P505，具有酸碱性。

由于DNA酸碱变性，使酸碱滴定曲线不可逆。

一一一核酸的紫外吸收：嘌呤环与嘧啶环具有共轭双键，核苷和核酸的吸收波段在240~290nm，最大吸收值在260nm附近（蛋白质最大吸收值280nm）。

一1一可用于测样品纯度（测吸光度A）：A260/A280比值，纯DNA应大于1.8，纯RNA应达到2.0，若样品混有杂蛋白，比值明显降低。

对于纯样品，从260nm的A值即可算出含量。

生物大分子理化性质的研究与应用生物大分子是构成生命体的重要组成元素之一，其理化性质研究及应用具有重要意义。

本文将从蛋白质、核酸和多糖三个方面探讨生物大分子理化性质的研究与应用。

一、蛋白质的理化性质研究与应用蛋白质是生命体内最为重要的大分子之一，具有复杂的理化性质。

在生化实验中，常常需要对蛋白质进行纯化和测定，因此研究蛋白质的理化性质意义重大。

1.蛋白质的电泳测定蛋白质电泳是一种常用的蛋白质分离方法，其原理是利用蛋白质的电性质在电场中的运动方向和速度不同，以达到分离的目的。

因此，电泳法对于纯化蛋白质，测定蛋白质的分子量和判定蛋白质异构体具有重要应用价值。

2.蛋白质的荧光光谱测定蛋白质的荧光光谱是一种非常敏感的检测方法，其原理是利用蛋白质的荧光特性来测定其结构和性质。

荧光光谱可以测定蛋白质的荧光强度和最大荧光波长，识别蛋白质的种类和确定其结构变化，具有优异的选择性和敏感性。

3.蛋白质的质谱测定蛋白质的质谱测定是一种用质谱仪来分析蛋白质的分子质量和肽段的序列的方法。

利用蛋白质的质谱被广泛应用于生物化学研究中，例如识别新的蛋白质，分析蛋白质的修饰，确定蛋白质的结构变化等。

二、核酸的理化性质研究与应用核酸是生命体内储存遗传信息的重要分子，其理化性质的研究与应用对于分子生物学的研究具有重大意义。

1.核酸的UV吸收光谱测定核酸的UV吸收光谱测定是一种用于检测核酸浓度和纯度的方法。

核酸特有的吸收峰可以用来测定其浓度和比率，因此这种方法被广泛用于测定RNA或DNA样品的浓度和纯度。

2.核酸的电泳分离核酸电泳分离是分析DNA或RNA分子量的方法，其原理是利用DNA或RNA 的带电性在支持介质中的运动速度不同达到分离目的。

核酸电泳分离技术被广泛用于分析DNA或RNA的分子量，也被用来检测DNA或RNA的异构体，如转座子或重复序列等。

3.核酸的PCR扩增测定PCR是一种核酸扩增技术，可以将低浓度的DNA或RNA扩增成大量的片段，从而得到足量的样品来进行各种实验。