Chapter13 核酸的物理化学性质
N
N
N
H
N
N H
2
Chapter14 核酸的研究方法
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。
（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
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）
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
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
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。
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。
Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸 的变性、复性及分子杂交
? 当 DNA的稀盐溶液加热到 80-100℃ 时，双螺旋结构即发生解体，
两条链彼此分开，形成无规线团。
? DNA变性后，它的一系列性质也随之发生变化，如紫外吸收
(260 nm)值升高,粘度降低等。
Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸 的变性、复性及分子杂交
(二 ) 核酸的复性 (renaturation)
? 核酸的复性,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。 DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生
物活性一般只能得到部分的恢复。
? DNA复性的程度, 速率与复性过程的条件有关 。
? 将热变性的 DNA骤然冷却至低温时, DNA不可能复性 。
但是将变性的 DNA缓慢冷却时, 可以复性 。 分子量越大
复性越难 。 浓度越大, 复性越容易 。 此外, DNA的复性
也与它本身的组成和结构有关 。
(二 ) 核酸的复性 (renaturation)
Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸 的变性、复性及分子杂交
(三 ) 核酸的杂交 (hybridization)
? 热变性的 DNA单链，在复性时并不一定与同源 DNA互补
链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互补序
列的异源 DNA单链形成双螺旋结构，叫 核酸杂交 。
? 这样形成的新分子称为杂交 DNA分子。 DNA单链与互补
的 RNA链之间也可以发生杂交。
? 核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有重要
意义。
Southern blotting （ Southern印迹法）,DNA-DNA杂交
Northern blotting （ Northern印迹法）,DNA-RNA杂交
Western blotting （ Western印迹法）：抗原 -抗体结合 510页
(三 ) 核酸的杂交
五、核酸的沉降特性
Chapter13 核酸的物理化学性质
超速离心法纯化核酸。分离 DNA常用氯化铯密度梯
度；分离 RNA常用蔗糖密度梯度；应用啡啶嗅红 -氯化
铯密度梯度平衡超离心可将不同构象的 DNA,RNA及蛋
白质分开，是实验室最常用的纯化质粒 DNA的方法
请看 515页
Chapter13 核酸的物理化学性质
六、核酸的凝胶电泳
1,琼脂糖凝胶电泳,分
析分子量大于 1000bp的 DNA
片段
请看 516页
2,聚丙烯酰胺凝胶电泳：
分析分子量小于 1000bp的
DNA片段
七,DNA的固相合成 520页
八,DNA的限制酶图谱
限制性
内切酶
来源于细菌，高度专一地识别外源 DNA上的特定位
点，并将其切断，形成形成粘性末端或平齐末端。不降
解自身细胞的 DNA。因为在自身相应位点上经甲基化
修饰而受到保护。
DNA的限制性
内切酶图谱
何叫回文结构？
A— T— C— G— A— T— C— G— A— T— C— G— A— T
T— A— G— C— T— A— G— C— T— A— G— C— T— A
即对某 DNA上所有的限制性酶切
位点的确定。
本节完
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Chapter14 核酸的研究方法
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。
（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
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）
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
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
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。
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。
Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸 的变性、复性及分子杂交
? 当 DNA的稀盐溶液加热到 80-100℃ 时，双螺旋结构即发生解体，
两条链彼此分开，形成无规线团。
? DNA变性后，它的一系列性质也随之发生变化，如紫外吸收
(260 nm)值升高,粘度降低等。
Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸 的变性、复性及分子杂交
(二 ) 核酸的复性 (renaturation)
? 核酸的复性,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。 DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生
物活性一般只能得到部分的恢复。
? DNA复性的程度, 速率与复性过程的条件有关 。
? 将热变性的 DNA骤然冷却至低温时, DNA不可能复性 。
但是将变性的 DNA缓慢冷却时, 可以复性 。 分子量越大
复性越难 。 浓度越大, 复性越容易 。 此外, DNA的复性
也与它本身的组成和结构有关 。
(二 ) 核酸的复性 (renaturation)
Chapter13 核酸的物理化学性质
四、核酸 的变性、复性及分子杂交
(三 ) 核酸的杂交 (hybridization)
? 热变性的 DNA单链，在复性时并不一定与同源 DNA互补
链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互补序
列的异源 DNA单链形成双螺旋结构，叫 核酸杂交 。
? 这样形成的新分子称为杂交 DNA分子。 DNA单链与互补
的 RNA链之间也可以发生杂交。
? 核酸的杂交在分子生物学和遗传学的研究中具有重要
意义。
Southern blotting （ Southern印迹法）,DNA-DNA杂交
Northern blotting （ Northern印迹法）,DNA-RNA杂交
Western blotting （ Western印迹法）：抗原 -抗体结合 510页
(三 ) 核酸的杂交
五、核酸的沉降特性
Chapter13 核酸的物理化学性质
超速离心法纯化核酸。分离 DNA常用氯化铯密度梯
度；分离 RNA常用蔗糖密度梯度；应用啡啶嗅红 -氯化
铯密度梯度平衡超离心可将不同构象的 DNA,RNA及蛋
白质分开，是实验室最常用的纯化质粒 DNA的方法
请看 515页
Chapter13 核酸的物理化学性质
六、核酸的凝胶电泳
1,琼脂糖凝胶电泳,分
析分子量大于 1000bp的 DNA
片段
请看 516页
2,聚丙烯酰胺凝胶电泳：
分析分子量小于 1000bp的
DNA片段
七,DNA的固相合成 520页
八,DNA的限制酶图谱
限制性
内切酶
来源于细菌，高度专一地识别外源 DNA上的特定位
点，并将其切断，形成形成粘性末端或平齐末端。不降
解自身细胞的 DNA。因为在自身相应位点上经甲基化
修饰而受到保护。
DNA的限制性
内切酶图谱
何叫回文结构？
A— T— C— G— A— T— C— G— A— T— C— G— A— T
T— A— G— C— T— A— G— C— T— A— G— C— T— A
即对某 DNA上所有的限制性酶切
位点的确定。
本节完
