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DNA的分子特性与利用

第二章DNA的分子特性与利用的分子特性与利用一、脱氧核糖核酸二、

DNA变性三、复性与杂交四、DNA的复制五、DNA的损伤与修复六、DNA的

分离和提取七、一些基本概念

一、脱氧核糖核酸生物界中，每一个细胞（成熟的红细胞除外）都含

有脱氧核糖核酸（deo某yribonucleicacid，DNA），甚脱氧核糖核酸

（dibliidDNA）甚至有些病毒虽然没有细胞结构，也含有DNA。DNA携带

着决定生物遗传、细胞分裂、分化、生长以及蛋白质生物合成等生命过程

的控制信息。碱基配对是DNA分子结构的重要特性，这意味着两条链的碱

基序列是互补的，即A-T，C－G。的碱基序列是互补的即ATCGDNA双股螺

旋的两条多核苷酸链是反向平行的，即一条链的3′-OH端与另一条链的

5′磷酸端相邻。如一条链的碱基顺序是AATGCT，另一条链按同一方如一

条链的碱基顺序是AATGCT另一条链按同一方向阅读的顺序就是TTACGA。

p16

是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料。被称为“遗传

微粒”，因为在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分复制传递到子

代中，从而完成性状的传播。原核细胞（无细胞核）的DNA存在于细胞质

中，而真核原核细胞（无细胞核）的DNA存在于细胞质中而真核生物的

DNA存在于细胞核中，DNA是由两条单链像葡萄藤那样相互盘绕成双螺旋

形，根据螺旋的不同分为A型DNA，B型DNA和Z型DNADNA分子有四种不

同的核苷酸结构，它们是腺嘌呤（adenine，缩写为A），腺嘌呤（di缩

写为A）胸腺嘧啶（thymine，缩写为T），胞嘧啶（cytoine，缩写为

C），鸟嘌呤（guanine，缩写为G）

DNAN的三种主要构象在B、A等右手双螺旋构型中，糖苷键均为反式

构象。而Z－DNA中嘧啶糖苷键仍为反式构象，而嘌呤糖苷键为顺式构象。

A-DNA、B-DNA、Z-DNA不只是代表了单一构象，而是代表了一组相关构象，

这一组相关构象称为构象家族。

天然DNA分子在生物体内存在形式有：线形：真核生物的染色体DNA，真

核生物的染色体部分原核生物的染色体DNA环状（ccc-DNA）：大部分原

核生物的染色体DNA，大原核生物的染色体全部线粒体和叶绿体DNA，细

菌的质粒DNA病毒和噬菌体：线形DNA/环状DNAccc-DNA；oc-DNA；l-

DNAp19

二、DNA变性DNA变性(p17)是指双螺旋之间氢键断裂，双螺旋解开，

形成是指双螺旋之间氢键断裂双螺旋解开形成单链无规则线团，因而发生

性质改变（如粘度下降，沉降速度增加，浮力上升，紫外吸收增下降沉降

速度增加浮力上升紫外吸收增加等），称为DNA变性。条件：加热；改变

DNA溶液的pH；有机溶剂（如乙醇、尿素、甲酰胺及丙酰胺等）等理化因

素。等）等理化因素

描述DNA特性所常用的两个量：增色效应（hyperchromiceffect）通

常，可利用DNA变性后波长260nm处紫外吸收的变化追踪变性过程。因为

DNA在260nm处有最大吸收值这一特征是由于含有碱基组成的缘故，在

DNA双螺旋结构模型中碱基藏于内侧，变性时由于双螺旋解开，于是碱基

外露，260nm紫外吸收值因而增加，这一现象称为增色效应。DNA的增色

反应

融解温度（meltingtemperature,Tm）p18如果升高温度使DNA变性，

以温度对紫外吸收作图，可得到一条曲线，称为溶解曲线。由图可见当温

度升高到一定范围时，DNA溶液在260nm处的吸光度突然明显上升至最高

值，随后即使温度继续升高，其吸光度也无明显变化。由此说明DNA变性

是在一个很窄的温度范围内发生，增色效应是爆发式的。说明变性是在个

很窄的度范围内发增效应是爆发式的从而也说明当达到一定温度时，DNA

双螺旋几乎是同时解开的。通常人们把50%DNA分子发生变性的温度称为

变性温度（即熔解曲线中点对应的温度），由于这一现象和结晶的融解相

类似，故又称融点或融解温度（meltingtemperature,Tm）。因此Tm是指

消