分子遺傳學(xué)1+1紙板

1、第一章第一章 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)-DNA 第一節(jié)第一節(jié) 遺傳物質(zhì)的本質(zhì)遺傳物質(zhì)的本質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 第三節(jié)第三節(jié) DNA變性和復(fù)性變性和復(fù)性 第四節(jié)第四節(jié) 分子雜交分子雜交第一節(jié) 遺傳物質(zhì)的本質(zhì) 1868年，瑞士的內(nèi)科醫(yī)生年，瑞士的內(nèi)科醫(yī)生Friedrich Miescher從外科醫(yī)院包從外科醫(yī)院包扎傷口的繃帶上的膿細胞核中提取扎傷口的繃帶上的膿細胞核中提取到一種富含磷元素的酸性化合物，到一種富含磷元素的酸性化合物，將其稱為核質(zhì)或核素將其稱為核質(zhì)或核素(nuclein)；后后來他又從鯖魚精子中分離出類似的來他又從鯖魚精子中分離出類似的物質(zhì)，并指出它是由

2、一種堿性蛋白物質(zhì)，并指出它是由一種堿性蛋白質(zhì)與一種酸性物質(zhì)組成的，此酸性質(zhì)與一種酸性物質(zhì)組成的，此酸性物質(zhì)即是現(xiàn)在所知的核酸物質(zhì)即是現(xiàn)在所知的核酸(nucleic acid)。 Friedrich Miescher米歇爾（米歇爾（1844-1895） 一、 遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn) 1889年，年，奧爾特曼奧爾特曼(R. Altmann)首次提出了核酸首次提出了核酸(nucleic acid)的名稱。的名稱。 1885-1901年，年，Kossel等證等證實核酸由實核酸由A、G、C、U四四種堿基。種堿基。 1911-1934年年Levene等等確確定了核酸有兩種，一種是定了核酸有兩種，一種是脫氧核糖核酸

3、脫氧核糖核酸(DNA)，另，另一種是核糖核酸一種是核糖核酸(RNA)。證實核酸由不同的堿基組證實核酸由不同的堿基組成。其最簡單的單體結(jié)構(gòu)成。其最簡單的單體結(jié)構(gòu)是堿基是堿基-核糖核糖-磷酸構(gòu)成的磷酸構(gòu)成的核苷酸。核苷酸?？瀑悹枺瀑悹枺?853-1927） 列文列文(1869-1940) 核酸是遺傳物質(zhì)核酸是遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)必須具備哪些特點？1) 在體細胞中含量穩(wěn)定；2) 在生殖細胞中含量減半；3) 能攜帶遺傳信息；4) 能精確地自我復(fù)制；5) 能發(fā)生變異；核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大分是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。子，攜帶

4、和傳遞遺傳信息。1.1. 遺傳物質(zhì)的主要載體遺傳物質(zhì)的主要載體- -染色體染色體。 （通過（通過對細胞有絲分裂、減數(shù)分裂和受精過程的研究，人們對細胞有絲分裂、減數(shù)分裂和受精過程的研究，人們了解到染色體在生物的傳宗接代過程中，能夠保持一定的穩(wěn)了解到染色體在生物的傳宗接代過程中，能夠保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。因此，人們認為染色體在遺傳上起著主要定性和連續(xù)性。因此，人們認為染色體在遺傳上起著主要作作用。）用。）( (染色體的主要成分是染色體的主要成分是DNADNA和組蛋白，雖然這兩種成分都在基和組蛋白，雖然這兩種成分都在基因功能上起著重要的作用，但多數(shù)證據(jù)證明，基因的主要特因功能上起著重要的作用，但

5、多數(shù)證據(jù)證明，基因的主要特性由性由DNADNA決定，或者說遺傳信息貯存在決定，或者說遺傳信息貯存在DNADNA中中) )。3. 3. DNADNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)。是遺傳物質(zhì)的證據(jù)。 如果如果DNA確是遺傳物質(zhì)確是遺傳物質(zhì), ,那么能不能把那么能不能把DNA和蛋白質(zhì)分開，和蛋白質(zhì)分開，單獨觀察單獨觀察DNA的作用呢？這些實驗已在微生物中做了的作用呢？這些實驗已在微生物中做了, ,證明證明遺傳物質(zhì)確是遺傳物質(zhì)確是DNA（或或RNA）。 證據(jù)：證據(jù)：6Frederick Griffith格里菲斯格里菲斯(1879-1941) 利用肺炎雙球菌感染小利用肺炎雙球菌感染小鼠的一系列生物學(xué)實驗，鼠的一系列

6、生物學(xué)實驗，發(fā)現(xiàn)了一種可以在細菌發(fā)現(xiàn)了一種可以在細菌之間轉(zhuǎn)移的遺傳分子之間轉(zhuǎn)移的遺傳分子 ，即即轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子格里菲斯實驗格里菲斯實驗n 1928年Frederick Griffith 轉(zhuǎn)化實驗7 1944年年Avery等人通過肺炎球等人通過肺炎球菌轉(zhuǎn)化實驗證明菌轉(zhuǎn)化實驗證明DNA是攜帶遺傳是攜帶遺傳信息的分子信息的分子Oswald Theodore Avery埃弗里（埃弗里（1877-1955）DNA分子中貯存著遺傳信息分子中貯存著遺傳信息人們?nèi)圆幌嘈臘NA是遺傳物質(zhì),這是由于：（1）因認為蛋白分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二十種氨基酸的排列組合將是個天文數(shù)字，可作為一種遺傳信息。而DNA分子量小，

7、只含4種不同的堿基，人們一度認為不同種的有機體的核酸只有微小的差異。（2）認為轉(zhuǎn)化實驗中DNA并未能提得很純，還附有其它物質(zhì)。（3）即使轉(zhuǎn)化因子確實是DNA，但也可能DNA只是對莢膜形成起著直接的化學(xué)效應(yīng)，而不是充當遺傳信息的載體。 1952年，年，Hershey 和和 Chase 完成噬菌體感染實驗噬菌體感染實驗10RNA也是遺傳物質(zhì)也是遺傳物質(zhì)1956年吉爾年吉爾(A.Gierer)和施拉姆和施拉姆(G.Schraman)發(fā)現(xiàn)煙發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒草花葉病毒（tobacco mosaic virus,TMV）的遺傳的遺傳物質(zhì)是物質(zhì)是RNA1957年美國的弗倫克爾年美國的弗倫克爾-康拉特康拉特(

8、Fraenkel-Conrat)和和B.Singre用病毒重建實驗證實了這一結(jié)論用病毒重建實驗證實了這一結(jié)論Heinz Ludwig Fraenkel-ConratAlfred Gierer 11 煙草花葉病毒是一種煙草花葉病毒是一種RNA病毒，不含病毒，不含DNA，它，它有一個圓筒狀的蛋白質(zhì)外有一個圓筒狀的蛋白質(zhì)外殼，由殼，由2130個相同的亞基組個相同的亞基組成，內(nèi)有一條成，內(nèi)有一條RNA分子，分子，沿著內(nèi)壁在蛋白質(zhì)亞基之沿著內(nèi)壁在蛋白質(zhì)亞基之間盤旋間盤旋 1889年，年，奧爾特曼奧爾特曼(R. Altmann)首次提出了核酸首次提出了核酸(nucleic acid)的名稱。的名稱。 18

9、85-1901年，年，Kossel等證等證實核酸由實核酸由A、G、C、U四四種堿基。種堿基。 1911-1934年年Levene等等確確定了核酸有兩種，一種是定了核酸有兩種，一種是脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸(DNA)，另，另一種是核糖核酸一種是核糖核酸(RNA)。證實核酸由不同的堿基組證實核酸由不同的堿基組成。其最簡單的單體結(jié)構(gòu)成。其最簡單的單體結(jié)構(gòu)是堿基是堿基-核糖核糖-磷酸構(gòu)成的磷酸構(gòu)成的核苷酸。核苷酸?？瀑悹枺瀑悹枺?853-1927） 列文列文(1869-1940) 二、 DNA和RNA的化學(xué)組成1929年Levene和London提出四核苷酸假說：“不同DNA的成分都是相同的”。19

10、48年Alfred Mirsky，Hars RisR.Vendrely，A.Boivin兩組學(xué)者分別發(fā)現(xiàn)不同的生物體細胞中DNA的含量都是其配子中的兩倍。 1950英Chargaff對各種生物DNA的堿基組成進行了定律測定，發(fā)現(xiàn)DNA的“當量規(guī)律”即：嘌呤的總含量和嘧啶的總含量相等；且不同生物DNA堿基組成有明顯差異。否定了四核苷酸假說，提示了A-T、G-C 互補的可能性。 14核酸的分類及分布核酸的分類及分布 存在存在于細胞核于細胞核和線粒體內(nèi)。和線粒體內(nèi)。存在存在于胞核、胞液于胞核、胞液和線粒體和線粒體。(deoxyribonucleic acid, DNA)(ribonucleic ac

11、id, RNA)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸攜帶遺傳信息，決定細胞和個攜帶遺傳信息，決定細胞和個體的遺傳型體的遺傳型(genotype)。參與遺傳信息的復(fù)制與表達。參與遺傳信息的復(fù)制與表達。某些病毒某些病毒RNA也可作為遺傳信也可作為遺傳信息的載體。息的載體。核核 酸酸(nucleic acid) 是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子，攜帶和傳遞遺傳信息。帶和傳遞遺傳信息。15核酸的基本組成單位是核苷酸核酸的基本組成單位是核苷酸(nucleotide)堿基堿基戊糖戊糖磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷核酸核酸DNA的基本組成單位是的基本組成單位是脫

12、氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸 。RNA的基本組成單位是的基本組成單位是核糖核苷酸核糖核苷酸 。元素組成：元素組成：C、H、O、N、PP元素的含量較多并且恒定，約占元素的含量較多并且恒定，約占911%。16嘌呤嘌呤 嘧啶嘧啶 堿基堿基腺嘌呤（腺嘌呤（A）鳥嘌呤（鳥嘌呤（G）胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（尿嘧啶（U）DNA、RNA均有均有DNA有有RNA有有每種核酸都含有四種堿基每種核酸都含有四種堿基 。（一）堿（一）堿 基基17嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤 除了上述五類基本的堿基外，核酸中還有一些除了上述五類基本的堿基外，核酸中還有一些含量甚少的堿基，稱為含量甚少的堿基，稱為稀有堿基稀有

13、堿基。稀有堿基種。稀有堿基種類極多，大多數(shù)都是甲基化堿基類極多，大多數(shù)都是甲基化堿基。tRNA中含有中含有較多的稀有堿基。較多的稀有堿基。18生物體內(nèi)游離存在的嘌呤堿基生物體內(nèi)游離存在的嘌呤堿基稀有堿基稀有堿基 五種堿基都能形成酮式五種堿基都能形成酮式-烯醇式或氨基烯醇式或氨基-亞氨基亞氨基的互變異構(gòu)。這兩種異構(gòu)體的平衡關(guān)系受介質(zhì)酸的互變異構(gòu)。這兩種異構(gòu)體的平衡關(guān)系受介質(zhì)酸堿環(huán)境的影響。堿環(huán)境的影響。 19HNHNCNH2+O+HNNH2NNH2亞亞氨氨基基氨氨基基+ H+NCOHNCO-+ H+酮酮式式烯烯醇醇式式20 一些合成的嘌呤和嘧啶具有臨床應(yīng)用價值，它們可以取一些合成的嘌呤和嘧啶具有

14、臨床應(yīng)用價值，它們可以取代某些酶活性部位中的天然嘧啶和嘌呤底物。例如代某些酶活性部位中的天然嘧啶和嘌呤底物。例如5-氟尿嘧氟尿嘧啶啶和和6-巰基嘌呤巰基嘌呤就常用于治療某些類型的癌癥。就常用于治療某些類型的癌癥。5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶相應(yīng)的核苷酸類似于胸苷酸，是一種潛在的胸苷酸合成酶的相應(yīng)的核苷酸類似于胸苷酸，是一種潛在的胸苷酸合成酶的抑制劑，胸苷酸合成酶是抑制劑，胸苷酸合成酶是DNA合成所必需的酶。合成所必需的酶。次黃嘌呤次黃嘌呤21（二）戊（二）戊 糖糖（構(gòu)成（構(gòu)成RNA）核糖核糖(ribose)（構(gòu)成（構(gòu)成DNA）脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose)12453OOHOHHHHCH2O

15、HHOHOHOHHHHCH2OHHOH12345-D-呋喃核糖呋喃核糖-D-2-脫氧呋喃核糖脫氧呋喃核糖22堿基和核糖（或脫氧核糖）通過堿基和核糖（或脫氧核糖）通過糖苷鍵糖苷鍵連連接形成接形成核苷核苷（或脫氧核苷）。（或脫氧核苷）。（三）核（三）核 苷（苷（nucleoside）RNA 腺苷、鳥苷腺苷、鳥苷 尿苷、胞苷尿苷、胞苷 DNA 脫氧腺苷、脫氧鳥苷脫氧腺苷、脫氧鳥苷 脫氧胸苷、脫氧胞苷脫氧胸苷、脫氧胞苷 23（四）核苷酸（四）核苷酸（nucleotide） 核苷酸就是核苷的磷酸酯。是核苷中的戊糖核苷酸就是核苷的磷酸酯。是核苷中的戊糖上上C5相連的羥基被磷酸分子酯化所形成的。相連的羥基被

16、磷酸分子酯化所形成的。糖苷鍵酯鍵腺苷酸NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H12OPO- -HOO524一個核苷酸一個核苷酸3 的的羥基羥基與另一個核苷酸與另一個核苷酸5 的的-磷酸磷酸基團縮合形成基團縮合形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵(phosphodiester bond) 多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)多個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵構(gòu)成了具有成了具有方向性方向性的線性分子，稱為的線性分子，稱為多聚多聚核苷酸，核苷酸，即即DNA鏈或鏈或RNA鏈鏈（四）核苷酸之間通過（四）核苷酸之間通過3 , 5 -磷酸二酯鍵連接磷酸二酯鍵連接25交替的磷酸基團交替的磷酸基團和戊糖構(gòu)成了和戊糖構(gòu)成了DNA的骨架的

17、骨架(backbone)。DNA鏈的方向是鏈的方向是5 3 26脫氧核糖核酸和核糖核酸的比較脫氧核糖核酸和核糖核酸的比較分類分類核糖核酸核糖核酸 （ribonucleic acid，RNA）脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 （deoxyribonucleic acid，DNA）組組成成戊糖戊糖核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖堿基堿基A,G,CA,G,CUT磷酸磷酸Pi（磷酸二酯鍵）（磷酸二酯鍵）Pi（磷酸二酯鍵）（磷酸二酯鍵）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單鏈，部分堿基互補，局部雙單鏈，部分堿基互補，局部雙螺旋，三葉草形等螺旋，三葉草形等雙鏈，堿基互補，雙螺旋形雙鏈，堿基互補，雙螺旋形分布分布細胞核（核仁），細胞核（核仁）， 細胞

18、質(zhì)（線細胞質(zhì)（線粒體、核蛋白體、胞液）粒體、核蛋白體、胞液）細胞核（染色質(zhì)），細胞質(zhì)細胞核（染色質(zhì)），細胞質(zhì)（線粒體）（線粒體）生物功能生物功能主要參與遺傳信息的傳遞和表主要參與遺傳信息的傳遞和表達過程，在蛋白質(zhì)的生物合成達過程，在蛋白質(zhì)的生物合成中起重要作用中起重要作用是基因遺傳與表達的載體，是是基因遺傳與表達的載體，是生物的主要遺傳物質(zhì)生物的主要遺傳物質(zhì)27DNA的一級結(jié)構(gòu)是指脫氧核苷酸之間的連接方式和排列順序。的一級結(jié)構(gòu)是指脫氧核苷酸之間的連接方式和排列順序。由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為由于核苷酸間的差異主要是堿基不同，所以也稱為堿基序列堿基序列。 5533一、一、DNA

19、的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)28化學(xué)式化學(xué)式PAPCPGPT或 PA-C-G-T ACGT多聚核苷酸鏈具有方向性，若不特別注多聚核苷酸鏈具有方向性，若不特別注明，明，一般規(guī)定從一般規(guī)定從5端書寫至端書寫至3端端。線條式線條式文字式文字式雙鏈雙鏈DNA的兩條鏈為反向平行，必須注的兩條鏈為反向平行，必須注明各條鏈的走向。明各條鏈的走向。核酸的表示方式核酸的表示方式29 生物的遺傳信息貯存于生物的遺傳信息貯存于DNA堿基序列中，堿基序列中，生物界的多樣性即寓于生物界的多樣性即寓于DNA分子中的分子中的4種種脫氧核苷酸千變?nèi)f化的精確排列順序中。脫氧核苷酸千變?nèi)f化的精

20、確排列順序中。 基因的遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)就是基因的遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)就是4種堿基種堿基的精確排列順序。的精確排列順序。 可以通過測定可以通過測定DNA序列來研究序列來研究DNA所載的所載的信息及其功能。信息及其功能。DNA一級結(jié)構(gòu)的意義：一級結(jié)構(gòu)的意義：30 根據(jù)堿基配對原則，當一條多核苷酸鏈的序列被確定根據(jù)堿基配對原則，當一條多核苷酸鏈的序列被確定后，即可決定另一條互補鏈的序列。這就表明，遺傳信息后，即可決定另一條互補鏈的序列。這就表明，遺傳信息由堿基的序列所攜帶。由堿基的序列所攜帶。DNA堿基配對示意圖堿基配對示意圖（一）（一）DNA雙螺旋模型的誕生雙螺旋模型的誕生Watson &

21、 Crick建立雙螺旋模型主要是受到建立雙螺旋模型主要是受到4個方面的影響：個方面的影響：（1）1938年年W.T.Astbury & Bell用用x衍射技術(shù)研究衍射技術(shù)研究DNA。1947年拍年拍攝了第一張攝了第一張DNA的衍射照片，并推斷的衍射照片，并推斷DNA分子的結(jié)構(gòu)是：分子的結(jié)構(gòu)是： 柱狀；柱狀； 多核苷酸是一疊扁平的核苷酸；多核苷酸是一疊扁平的核苷酸； 核酸殘基取向核酸殘基取向和分子長軸垂直，間距為和分子長軸垂直，間距為3.4nm。（2）1951年年P(guān)auling和和Corey運用化學(xué)的定律來推理，而不做具體運用化學(xué)的定律來推理，而不做具體的實驗，建立了蛋白質(zhì)的的實驗，建立

22、了蛋白質(zhì)的-螺旋模型。螺旋模型。（3）晶體學(xué)者）晶體學(xué)者美美J. Donohue & Chargaff 的指點糾正起初的同類的指點糾正起初的同類堿基配對的錯誤構(gòu)想，而提出互補配對的正確構(gòu)型。堿基配對的錯誤構(gòu)想，而提出互補配對的正確構(gòu)型。（4）R.Franklin & Wilkins在在1952年底拍得了年底拍得了DNA結(jié)晶結(jié)晶X衍射照片。衍射照片。二、二、 DNA的二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu) 雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)（二）雙螺旋模型 (double helix model)雙螺旋模型有以下特點雙螺旋模型有以下特點：（要求）（要求）(1)DNA分子由兩條反向平行的多核苷酸鏈組成，形成右手雙螺

23、旋。 (2)兩條鏈反向平行其5和3方向相反。(3)雙螺旋直徑2nm；螺距3.4nm；上下相鄰堿基的垂直距離0.34nm，交角為36 ；每個螺旋有10個堿基對。(4)糖一磷酸鏈是在雙螺旋的外側(cè)，堿基對與軸線垂直。(5)糖與附著在糖上的堿基近于垂直。(6)堿基配對時，必須一個是嘌呤，另一個是嘧啶。(7) DNA雙螺旋有大溝(major or wide groove)和小溝(minor or narrow groove)的存在。模型中的堿基配對有何重要性？（要求）模型中的堿基配對有何重要性？（要求） A-T,G-C配對可形成很好的線性氫鍵； A-T對和G-C對的幾何形狀一樣，使雙鏈中兩側(cè)脫氧核糖之間

24、的距離相近，使雙螺旋保持均一； 堿基對處在同一平面內(nèi)垂直于對稱軸，沿對稱軸旋轉(zhuǎn)180仍保持原對稱性，不論核苷酸的順序如何，都不影響雙螺旋的結(jié)構(gòu)，其外形都是光滑均勻的圓柱體； 模型中堿基對處于同一平面，但實際其存在一個小角度的扭轉(zhuǎn)，稱螺旋槳式扭轉(zhuǎn)，使相鄰堿基間的重疊面積大，增加了堿基間的堆集力，增強了雙螺旋的穩(wěn)定性； 為DNA半保留復(fù)制奠定了基礎(chǔ)。34（三）（三）DNA二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素（要求）（要求） DNA二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素 (1)堿基對之間的氫鍵。 (2)堿基的堆集力。 它包括： 疏水作用； 范德華力； 磷酸基的負電荷斥力； (3)核苷酸的磷酸基團上都帶有負電荷1. 兩條

25、兩條DNA鏈之間堿基對形成的鏈之間堿基對形成的氫鍵氫鍵（hydrogen bond）：）：使四種堿基形成特異配對關(guān)系，使四種堿基形成特異配對關(guān)系，G-C間可形成間可形成3對氫鍵，對氫鍵，A-T之間有兩對氫鍵之間有兩對氫鍵 。雖然氫鍵是一種弱鍵，但。雖然氫鍵是一種弱鍵，但DNA中氫鍵中氫鍵數(shù)量多，所以氫鍵是比較重要的因素。數(shù)量多，所以氫鍵是比較重要的因素。2. 堿基堆積力堿基堆積力（base stacking force）：雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部堿）：雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部堿基層層堆積，形成了一個強大的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中水基層層堆積，形成了一個強大的疏水區(qū)，消除了介質(zhì)中水分子對堿基之間氫鍵的影響。分子對堿基之

26、間氫鍵的影響。這是維持這是維持DNA雙螺旋穩(wěn)定的雙螺旋穩(wěn)定的主要因素。主要因素。3. 介質(zhì)中的陽離子（如介質(zhì)中的陽離子（如Na+、K+和和Mg2+）可與磷酸基團上）可與磷酸基團上的負電荷形成的負電荷形成離子鍵離子鍵，降低了，降低了DNA鏈之間的排斥力、范德鏈之間的排斥力、范德華引力等，有利于雙螺旋的穩(wěn)定。華引力等，有利于雙螺旋的穩(wěn)定。36DNA二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素與二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定因素與Tm值值 (1)堿基對之間的氫鍵 堿基對數(shù)越多雙鏈越穩(wěn)定（Tm越大），在設(shè)計PCR引物時，最少16nt，最好為20-24nt (2)堿基堆集力 堿基間相互作用強度與相鄰堿基之間的環(huán)面積成正比，即：嘌呤與嘌呤嘌呤與嘧

27、啶嘧啶與嘧啶即DNA鏈中嘧啶越多Tm值越低，反之嘌呤越多Tm越高，鏈越穩(wěn)定。 (3)核苷酸的磷酸基團上都帶有負電荷與介質(zhì)中鹽離子結(jié)合屏蔽靜電排斥作用，使鏈穩(wěn)定 鹽離子濃度降低，屏蔽減弱，Tm降低 鹽離子濃度大于生理鹽水，隨濃度增加，Tm增加 Watson和和Crick所描述的所描述的雙螺旋結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)是B型型DNA，是在生理條件下（低濃度是在生理條件下（低濃度鹽溶液中）的構(gòu)型，其僅鹽溶液中）的構(gòu)型，其僅僅是眾多僅是眾多DNA雙螺旋構(gòu)雙螺旋構(gòu)象中的一種。在外界條件象中的一種。在外界條件的改變下，雙螺旋的構(gòu)象的改變下，雙螺旋的構(gòu)象也會改變。也會改變。三、雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變異（一） DNA構(gòu)象的

28、類型DNA的構(gòu)象現(xiàn)已知有：A，B，C，D，E，T，Z 7種。 引起DNA雙鏈構(gòu)象改變有以下因素：（1）核苷酸順序；（2）堿基組成；（3）鹽的種類；（4）相對濕度。 目前已知目前已知DNADNA雙雙螺旋結(jié)構(gòu)可分螺旋結(jié)構(gòu)可分為為A A、B B、C C、D D及及Z Z型等數(shù)種，型等數(shù)種，除除Z Z型為左手雙型為左手雙螺旋外，其余螺旋外，其余均為右手雙螺均為右手雙螺旋。旋。 Z-DNA B-DNA 40A，B，Z型型DNA構(gòu)象的比較構(gòu)象的比較B型結(jié)構(gòu)：型結(jié)構(gòu)：右手雙股螺旋；堿基在右手雙股螺旋；堿基在內(nèi)，戊糖在外，堿基平面垂直內(nèi)，戊糖在外，堿基平面垂直于螺旋軸；螺旋軸穿過堿基對；于螺旋軸；螺旋軸穿過堿

29、基對；雙螺旋每轉(zhuǎn)一周為雙螺旋每轉(zhuǎn)一周為10個堿基對；個堿基對；大溝寬而深，小溝窄而淺。大溝寬而深，小溝窄而淺。A型結(jié)構(gòu)：型結(jié)構(gòu)：右手雙股螺旋，每圈右手雙股螺旋，每圈11個堿基對；堿基平面傾斜個堿基對；堿基平面傾斜20，螺旋軸位于大溝，小溝寬而淺，螺旋軸位于大溝，小溝寬而淺，大溝極深；螺旋變粗變短，螺大溝極深；螺旋變粗變短，螺距距23nm。Z型結(jié)構(gòu)：型結(jié)構(gòu)：左手螺旋，每圈左手螺旋，每圈12個堿個堿基對；堿基平面傾斜基對；堿基平面傾斜9，螺旋軸，螺旋軸位于小溝，沒有大溝，小溝窄位于小溝，沒有大溝，小溝窄而深。而深。 在生理溶液中，在生理溶液中，B-DNA與與Z-DNA可以互變?？梢曰プ?。421.

30、右手螺旋右手螺旋B-DNA: 相對濕度相對濕度92%，鈉鹽，鈉鹽細胞內(nèi)主要的存細胞內(nèi)主要的存 在形式在形式A-DNA: 相對濕度相對濕度75%，鈉鹽，鈉鹽轉(zhuǎn)錄時轉(zhuǎn)錄時DNA-RNA 雜交雜交C-DNA: 相對濕度相對濕度66%，鋰鹽，鋰鹽染色體及某些病染色體及某些病 毒的毒的DNA中中2. 左手螺旋左手螺旋Z-DNA：常存在于基因的調(diào)控區(qū)域，可能與基因：常存在于基因的調(diào)控區(qū)域，可能與基因 的表達調(diào)控有關(guān)。的表達調(diào)控有關(guān)。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性雙螺旋結(jié)構(gòu)的多樣性431972年 Pohl et al 發(fā)現(xiàn) poly(dG-dC)在高鹽下旋光性發(fā)生改變；1979年 Wang A.H-J(王惠君)

31、, A.Rich對 d(CGCGCG)單晶作X衍射分析提出ZDNA模型（二）（二）Z型型DNA構(gòu)象構(gòu)象 u1. Z-DNA的發(fā)現(xiàn)：的發(fā)現(xiàn)：（1）糖磷骨架呈“之”字形（Zigzag）走向。（2）左旋。（3）G的糖苷鍵呈順式，使G殘基位于分子表面。（4）分子外形呈波形。（5）無大小溝區(qū)分，溝窄而深。（6）每個螺旋有12bp。u2. Z-DNA的結(jié)構(gòu)特點的結(jié)構(gòu)特點(要求要求)u3. ZDNA存在的條件：存在的條件： (1) 高鹽：NaCl2Mol/L, MgCl20.7 Mol/L (2) 嘌呤-嘧啶相間排列：現(xiàn)認為在適當?shù)碾x子存在條件下，任何不少于6個bp的嘌呤-嘧啶交替排列序列都能形成Z-DNA

32、 (3)在活細胞中如果m5C（甲基化胞嘧啶）存在，則無需嘌呤-嘧啶相間排列，在生理鹽水的濃度下即可產(chǎn)生Z型。 (4)在體內(nèi)多胺化合物，如和亞胺及亞精胺和陽離 子一樣， 可和磷酸基因結(jié)合，減少負電荷的靜電排斥作用，使B-DNA轉(zhuǎn)變成 Z-DNA。 (5)某些蛋白質(zhì)如Z-DNA結(jié)合蛋白帶有正電荷，可使DNA周圍形成局部的高鹽濃度和微環(huán)境，也是活細胞中形成Z-DNA的原因之一。 (6)負超螺旋的存在u4.Z-DNA的生物學(xué)意義（要求）的生物學(xué)意義（要求）(1) 可能提供某些調(diào)節(jié)蛋白的識別位點。嚙齒類動物病毒的復(fù)制起始部位有d（GC）有交替順序的存在。(2) 在SV40的增強子中有三段8bp的Z-DN

33、A存在。(3) 原生動物纖毛蟲，它有大、小兩個核，大核大核有轉(zhuǎn)錄活性，小核小核和繁殖有關(guān)。Z-DNA抗體以螢光標記后，顯示僅和大核DNA結(jié)合，而不和小核的DNA結(jié)合，說明大核DNA有Z-DNA的存在，可能和轉(zhuǎn)錄有關(guān)。471957年年G. Felsenfeld等發(fā)現(xiàn)在基因的調(diào)控區(qū)或染等發(fā)現(xiàn)在基因的調(diào)控區(qū)或染色質(zhì)的重組部位有色質(zhì)的重組部位有DNA的三螺旋結(jié)構(gòu)的三螺旋結(jié)構(gòu)（三）其它（三）其它DNA二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) u1.三鏈三鏈DNA48u三鏈三鏈DNA（triple-stranded DNA） 是DNA的一種特殊結(jié)構(gòu)，由第三條寡核苷酸鏈通過Hoogsteen堿基配對和雙螺旋中的一條鏈以特殊的氫鍵相

34、連，形成三螺旋結(jié)構(gòu)，又稱三鏈體DNA（triplex DNA）。uHoogsteen堿基配對：1963年K. Hoogsteen發(fā)現(xiàn)三鏈DNA中的堿基能以不同于Watson-Crick配對的構(gòu)象連接，即A的6-NH2和N-7分別與T的4-O和H-1形成氫鍵，G與C的配對要求C的N-1是質(zhì)子化的，G的6-O和N-7分別與C的4-NH2和質(zhì)子化的N-1形成氫鍵。u應(yīng)用：三螺旋DNA的形成可能伴隨于DNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和重組等過程。如在E. coli重組酶RecA作用中產(chǎn)生三鏈中間體，又稱R-DNA。50u生物學(xué)功能：生物學(xué)功能：可能參與端?？赡軈⑴c端粒DNA的復(fù)制的復(fù)制 （三）其它（三）其它DNA二級

35、結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) u2. 四鏈體四鏈體DNA 是富含是富含G序列的四鏈序列的四鏈DNA所形成的一種結(jié)構(gòu)。所形成的一種結(jié)構(gòu)。端粒的單鏈富含端粒的單鏈富含G的的3突出端即能形成鳥嘌呤四連體。突出端即能形成鳥嘌呤四連體。u發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：1989年年J. R. Williamson等用等用X射線在體射線在體外分析了哺乳動物端粒序列末端的一段外分析了哺乳動物端粒序列末端的一段150-200nt的單鏈富含的單鏈富含G重復(fù)序列的晶體，發(fā)現(xiàn)其可重復(fù)序列的晶體，發(fā)現(xiàn)其可形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)，特別是在具有形成特殊的四鏈結(jié)構(gòu)，特別是在具有Na+和和K+ 存在的情況下。存在的情況下。 所謂所謂DNA的三級結(jié)構(gòu)，是指在一二結(jié)構(gòu)

36、基礎(chǔ)上的三級結(jié)構(gòu)，是指在一二結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的多聚核苷酸鏈上的卷曲。在一定意義上，的多聚核苷酸鏈上的卷曲。在一定意義上， DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞則形成其三級結(jié)構(gòu)。雙螺旋進一步扭曲盤繞則形成其三級結(jié)構(gòu)。u三級結(jié)構(gòu)包括三級結(jié)構(gòu)包括鏈的扭結(jié)鏈的扭結(jié)和和超螺旋超螺旋或者是單鏈形或者是單鏈形成的環(huán)或是環(huán)狀成的環(huán)或是環(huán)狀DNA中的中的連環(huán)體。連環(huán)體。u超螺旋超螺旋是是DNA三級結(jié)構(gòu)的主要形式。三級結(jié)構(gòu)的主要形式。 四、四、DNA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu) u超螺旋的發(fā)現(xiàn)：超螺旋的發(fā)現(xiàn)：1965年年J. Vinograd等人在離心分離多瘤病毒的環(huán)等人在離心分離多瘤病毒的環(huán)形形DNA時，意外發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)兩條帶，他認為一條

37、時，意外發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)兩條帶，他認為一條是松弛性是松弛性DNA，另一條可能是超螺旋，另一條可能是超螺旋DNA，從，從而發(fā)現(xiàn)了而發(fā)現(xiàn)了DNA的超螺旋。的超螺旋。 slide 53u各種生物各種生物DNA的超螺旋的超螺旋 現(xiàn)已知道絕大多數(shù)原核生物都是現(xiàn)已知道絕大多數(shù)原核生物都是共價封閉環(huán)狀共價封閉環(huán)狀(covalently closed circle,CCC)DNA分子，這種雙分子，這種雙螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為螺旋環(huán)狀分子再度螺旋化成為超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu) (superhelix或或supercoil)。有些有些單鏈環(huán)形單鏈環(huán)形DNA(如如174)或或雙鏈線形雙鏈線形DNA(如如噬菌體噬菌體)，在其

38、生活周期的某一階段，也必將其，在其生活周期的某一階段，也必將其變?yōu)樽優(yōu)槌菪问匠菪问健τ谡婧松飦碚f，雖然其染色體多為對于真核生物來說，雖然其染色體多為線形分子線形分子但其但其DNA均與蛋白質(zhì)相結(jié)合，兩個結(jié)合點之間的均與蛋白質(zhì)相結(jié)合，兩個結(jié)合點之間的DNA形成一個突環(huán)形成一個突環(huán)(loop)結(jié)構(gòu)，類似于結(jié)構(gòu)，類似于CCC分子，分子，同樣具有超螺旋形式同樣具有超螺旋形式。 原核生物原核生物DNADNA的三的三級結(jié)構(gòu)：級結(jié)構(gòu)： 絕大多數(shù)原核生絕大多數(shù)原核生物的物的DNADNA都是共價都是共價封閉的封閉的環(huán)狀環(huán)狀雙螺雙螺旋。如果再進一旋。如果再進一步盤繞則形成麻步盤繞則形成麻花狀的超螺旋三花

39、狀的超螺旋三級結(jié)構(gòu)。級結(jié)構(gòu)。 u 超螺旋結(jié)構(gòu)的類型超螺旋結(jié)構(gòu)的類型松馳型DNA（relax form DNA）超螺旋（Supercoiled DNA）超螺旋結(jié)構(gòu)：正超螺旋 擰緊狀態(tài) 負超螺旋 擰松狀態(tài)（天然DNA主要以負超螺旋結(jié)構(gòu)存在，以利于基因的表達） 負超螺旋（負超螺旋（Negative Supercoiled）：是指順時針右手螺旋的DNA雙螺旋以相反方向繞它的軸扭轉(zhuǎn)而成，通過這種方式，調(diào)節(jié)了DNA雙螺旋本身的結(jié)構(gòu)，松解了扭曲壓力，使每個堿基對的旋轉(zhuǎn)減少，甚至可打亂堿基配對。 slide 56松馳結(jié)構(gòu)松馳結(jié)構(gòu) 正超螺旋正超螺旋 負超螺旋負超螺旋57 向左捻向左捻向右捻向右捻松弛型松弛型正超

40、螺旋正超螺旋負超螺旋負超螺旋 slide 58u超螺旋概念的基本要點是：超螺旋概念的基本要點是：（）初級螺旋處于（）初級螺旋處于松纏或緊纏松纏或緊纏狀態(tài)；狀態(tài)；（）與松弛形式相比具有額外的自由能。（）與松弛形式相比具有額外的自由能。l 這兩點實際上是一種物理狀態(tài)的兩種表現(xiàn)。這兩點實際上是一種物理狀態(tài)的兩種表現(xiàn)。所有的生物的所有的生物的DNA都具有負超螺旋，都具有負超螺旋，它與許它與許多生命過程密切相關(guān)。多生命過程密切相關(guān)。l在溶液中和細胞內(nèi)負超螺旋會部分地轉(zhuǎn)變?yōu)樵谌芤褐泻图毎麅?nèi)負超螺旋會部分地轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溑轄罱Y(jié)構(gòu)單鏈泡狀結(jié)構(gòu)(下圖下圖)，這種單鏈泡狀結(jié)構(gòu)也是，這種單鏈泡狀結(jié)構(gòu)也是解除松纏作用造成

41、的脅變的一種途徑。解除松纏作用造成的脅變的一種途徑。 slide 59單鏈泡狀結(jié)單鏈泡狀結(jié)構(gòu)構(gòu) slide 60uDNA超螺旋的產(chǎn)生機制超螺旋的產(chǎn)生機制p在原核生物中，負超螺旋主要由在原核生物中，負超螺旋主要由DNA旋轉(zhuǎn)酶旋轉(zhuǎn)酶(DNA gyrase )引入到已存在的雙鏈封閉環(huán)狀分子中，此酶引入到已存在的雙鏈封閉環(huán)狀分子中，此酶沿拓撲異構(gòu)復(fù)制叉進行移動，靠沿拓撲異構(gòu)復(fù)制叉進行移動，靠解旋酶解旋酶切斷配對堿切斷配對堿基，逐步解開基，逐步解開DNA聚合酶前面的雙螺旋。這一過程聚合酶前面的雙螺旋。這一過程需要水解需要水解ATP以提供能量。以提供能量。 在缺乏在缺乏ATP時，時，DNA旋轉(zhuǎn)酶旋轉(zhuǎn)酶也可

42、使負超螺旋松弛，也可使負超螺旋松弛，但是這個作用與超螺旋化作用比較起來要低但是這個作用與超螺旋化作用比較起來要低10倍以倍以上。原核細胞中，這一過程是由上。原核細胞中，這一過程是由拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶I和其他和其他的的拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶II來負責的。來負責的。 slide 61在真核生物中，染色體在真核生物中，染色體DNADNA負超螺旋結(jié)構(gòu)被組蛋白負超螺旋結(jié)構(gòu)被組蛋白所固定，細菌染色體所固定，細菌染色體DNADNA負超螺旋結(jié)構(gòu)被類組蛋白負超螺旋結(jié)構(gòu)被類組蛋白（HUHU，HDHD，NS1NS1，NS2 or DNA binding protein NS2 or DNA binding prot

43、ein ）固定；真核生物和細菌染色體未被蛋白結(jié)合固定；真核生物和細菌染色體未被蛋白結(jié)合的區(qū)域可分爲鬆弛與不完全鬆弛狀態(tài)，嗜熱古菌的區(qū)域可分爲鬆弛與不完全鬆弛狀態(tài)，嗜熱古菌染色體染色體DNADNA大部份爲鬆弛狀態(tài)，但它與大部份爲鬆弛狀態(tài)，但它與DNADNA結(jié)合蛋結(jié)合蛋白作用卻可使白作用卻可使DNADNA裸露區(qū)呈超螺旋狀態(tài)。極端嗜熱裸露區(qū)呈超螺旋狀態(tài)。極端嗜熱古菌已經(jīng)找出多種分子量爲古菌已經(jīng)找出多種分子量爲7 7、8 8、1010kDakDa的的DNADNA結(jié)結(jié)合蛋白。合蛋白。 DNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 (topoisomerase) : 拓撲拓撲：是指物體或圖像作彈性移位而又保：是指物體或圖像

44、作彈性移位而又保持物體不變的性質(zhì)。持物體不變的性質(zhì)。拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶：是一類可改變：是一類可改變DNA拓撲性質(zhì)拓撲性質(zhì)的酶。對的酶。對DNA分子的作用是既能水解、又分子的作用是既能水解、又能連接磷酸二酯鍵。能連接磷酸二酯鍵?？伤沙诳伤沙贒NA超螺旋，超螺旋，有利于有利于DNA解鏈。解鏈。 slide 62 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶I（topo I）:又稱切刻又稱切刻-封閉酶封閉酶 (enicking-closing nzyme) 。n在原核生物曾被稱為在原核生物曾被稱為 蛋白。蛋白。n 主要作用是切開主要作用是切開DNA雙鏈中的雙鏈中的單鏈單鏈(每次只作用每次只作用一條鏈一條鏈)，使，使DNA

45、解鏈旋轉(zhuǎn)中不打結(jié)，解鏈旋轉(zhuǎn)中不打結(jié)，DNA變?yōu)樗勺優(yōu)樗沙跔顟B(tài)再封閉切口，不需能量因子弛狀態(tài)再封閉切口，不需能量因子ATP或或NAD。拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶IIII（ topotopo II II）: : n在原核生物又叫旋轉(zhuǎn)酶在原核生物又叫旋轉(zhuǎn)酶( (gyrasegyrase) )。n能切斷能切斷DNADNA雙鏈雙鏈，使螺旋松弛。在，使螺旋松弛。在ATPATP參與下參與下，松弛的松弛的DNADNA進入負超螺旋，再進入負超螺旋，再連接連接雙雙鏈鏈斷端斷端。 slide 63uDNA超螺旋的產(chǎn)生機制超螺旋的產(chǎn)生機制p在真核細胞中，在真核細胞中，DNA的負超螺旋則主要是染色質(zhì)的負超螺旋則主要是染色質(zhì)的

46、的 結(jié)構(gòu)造成的。因為結(jié)構(gòu)造成的。因為DNA在組蛋白八聚體外面纏在組蛋白八聚體外面纏繞的方向有利于繞的方向有利于DNA向松纏方向轉(zhuǎn)變。在核小體組向松纏方向轉(zhuǎn)變。在核小體組裝過程中，也肯定有裝過程中，也肯定有DNA拓撲異構(gòu)酶參加。在許多拓撲異構(gòu)酶參加。在許多真核生物中部發(fā)現(xiàn)了拓撲異構(gòu)酶真核生物中部發(fā)現(xiàn)了拓撲異構(gòu)酶和拓撲異構(gòu)酶和拓撲異構(gòu)酶II。 slide 65常見的常見的DNA分子形式分子形式 一般以相同核苷酸的線形雙螺旋一般以相同核苷酸的線形雙螺旋DNA分子的沉降常分子的沉降常數(shù)作為數(shù)作為1，其他各種分子取相對值。，其他各種分子取相對值。 沉降常數(shù)與電泳遷移率之間并不完全一致。沉降常數(shù)與電泳遷移

47、率之間并不完全一致。 I形形DNA：具有負超螺旋或正超螺旋的具有負超螺旋或正超螺旋的雙鏈封閉環(huán)狀雙鏈封閉環(huán)狀分子分子。相對沉降常數(shù)。相對沉降常數(shù)1.4l。 I0形形DNA：沒有超螺旋的雙鏈封閉環(huán)狀分子，也就是沒有超螺旋的雙鏈封閉環(huán)狀分子，也就是松弛形式松弛形式(relaxed form )，相對沉降常數(shù)相對沉降常數(shù)1.14。 II形形DNA：在一條鏈上或兩條鏈上有一個或幾個切刻在一條鏈上或兩條鏈上有一個或幾個切刻的雙鏈環(huán)狀分子，又稱為的雙鏈環(huán)狀分子，又稱為切刻環(huán)切刻環(huán)(nicked cirle )，相對相對沉降常數(shù)沉降常數(shù)1.14。 形形DNA：線形雙螺旋分子。相對沉降常數(shù)線形雙螺旋分子。相對

48、沉降常數(shù)1.00。 坍縮坍縮DNA(collapsed DNA)：當當I形成形成I0形形DNA在堿變在堿變性或熱變性時，其氫鍵斷裂，而兩條鏈無法分離，性或熱變性時，其氫鍵斷裂，而兩條鏈無法分離，結(jié)果生成兩條鏈緊密纏結(jié)的分子。坍縮結(jié)果生成兩條鏈緊密纏結(jié)的分子。坍縮DNA具有異具有異常高的沉降常數(shù)，相對沉降常數(shù)約常高的沉降常數(shù)，相對沉降常數(shù)約3.0。 單鏈環(huán)狀單鏈環(huán)狀DNA：相對沉降常數(shù)大約為相對沉降常數(shù)大約為1.14。 線性單鏈線性單鏈DNA：相對沉降常數(shù)為相對沉降常數(shù)為1.30。 環(huán)連環(huán)連DNA(catenated DNA catenane ):這是在這是在DNA復(fù)復(fù)制過程中的產(chǎn)物或由制過程中

49、的產(chǎn)物或由DNA旋轉(zhuǎn)酶催化生成，由兩個旋轉(zhuǎn)酶催化生成，由兩個以上以上T形形DNA分子環(huán)連而成。分子環(huán)連而成。 以上八種以上八種DNA分子形式的轉(zhuǎn)變表示于下圖，其中前分子形式的轉(zhuǎn)變表示于下圖，其中前四種仍標以四種仍標以I、I0、II、后四種則分別以后四種則分別以(5)、(6)、(7)、(8)表示。表示。 slide 67表 9-2 不同類型 DNA 的三級結(jié)構(gòu)及性質(zhì)類 型形態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)沉 淀 系數(shù)電泳遷移率閉合環(huán)超螺旋1.41最快閉合環(huán)松弛形1.41最慢開環(huán)松弛形1.14同型線形松弛形1.00中等速度第三節(jié) DNA的變性與復(fù)性變性變性（denaturation）或解鏈解鏈（melting） 將雙鏈

50、DNA緩慢地加溫，使其氫鍵斷裂，雙鏈解開，產(chǎn)生單鏈DNA分子的過程。復(fù)性復(fù)性（renaturation）或退火退火（annealing） 核酸分子在變性后，分開的互補鏈緩慢冷卻，重新形成互補雙連的過程。1.下列因素可導(dǎo)致DNA變性： 高溫、酸、堿、尿素、甲酰胺 常用的方法是熱變性法和堿變性法。常用的方法是熱變性法和堿變性法。2.DNA變性后物理性質(zhì)發(fā)生的變化：（1）流體力學(xué)的性質(zhì)發(fā)生改變：粘度下降，而沉降速度增加；（2）提高了對紫外線的吸收能力，此稱為 增色效應(yīng)增色效應(yīng)（hyperchromic effect）。 3.增色效應(yīng)(hyperchromicity) 由于DNA變性而引起的光吸收的增

51、加稱為增色效應(yīng)。 雙鏈DNA的A260=1.00（濃度為50g/ml時，對波長260nm紫外線的吸收能力）； 單鏈DNA的A260=1.37； 游離堿基或核苷酸的A260=1.60。一、變性一、變性4. 4. DNADNA的熔解曲線的熔解曲線解鏈溫度解鏈溫度（melting temperature, Tm）或熔點： 是A260的升高達到極大值一半時（一般約為1.185）的溫度。即是變性溫度范圍的中點。是鑒定DNA的參量。nDNA的熔解曲線：緩慢而均勻地增加DNA溶液的溫度（一般0.1/min），記錄各個溫度下的A260數(shù)據(jù)，即可繪制DNA熔解曲線。從中可測出Tmn影響變性的因素：外部條件：如溫度和正離子的濃度。 濃度低于0.4mol/L，單價陽離子增高10倍，Tm增加16.6內(nèi)部條件：GC含量及分子類型。 當GC的含量上升1%，則Tm上升0.4。 馬默多蒂馬默多蒂（Marmur-Doty）關(guān)系式關(guān)系式： 二、復(fù)性1.復(fù)性的條件： (1) 有足夠的鹽濃度以消除磷酸基的靜電斥力； NaCl：0.15-0.5mol/L (2) 有足夠高的溫度以破壞無規(guī)則的鏈內(nèi)氫鍵。 一般比Tm低20-252.復(fù)性的過程： DNA的復(fù)性對片段有兩個要求： (1) 互補順序的碰撞和排列； (2) 堿基的正確配對和氫鍵的形成。