核酸具有哪些共同的理化性质?核酸的变性受哪些因素的影响?

核酸具有哪些共同的理化性质?核酸的变性受哪些因素的影响?
核酸具有哪些共同的理化性质?核酸的变性受哪些因素的影响?

核酸具有哪些共同的理化性质?核酸的变性受哪些因素的影响?
第二章 核 酸
一、知识要点
核酸分两大类：DNA和RNA.所有生物细胞都含有这两类核酸.但病毒不同,DNA病毒只含有DNA,RNA病毒只含RNA.
核酸的基本结构单位是核苷酸.核苷酸由一个含氮碱基（嘌呤或嘧啶）,一个戊糖（核糖或脱氧核糖）和一个或几个磷酸组成.核酸是一种多聚核苷酸,核苷酸靠磷酸二酯键彼此连接在一起.核酸中还有少量的稀有碱基.RNA中的核苷酸残基含有核糖,其嘧啶碱基一般是尿嘧啶和胞嘧啶,而DNA中其核苷酸含有2′-脱氧核糖,其嘧啶碱基一般是胸腺嘧啶和胞嘧啶.在RNA和DNA中所含的嘌呤基本上都是鸟嘌呤和腺嘌呤.核苷酸在细胞内有许多重要功能：它们用于合成核酸以携带遗传信息；它们还是细胞中主要的化学能载体；是许多种酶的辅因子的结构成分,而且有些（如cAMP、cGMP）还是细胞的第二信使.
DNA的空间结构模型是在1953年由Watson和Crick两个人提出的.建立DNA空间结构模型的依据主要有两方面：一是由Chargaff发现的DNA中碱基的等价性,提示A=T、G≡C间碱基互补的可能性；二是DNA纤维的X-射线衍射分析资料,提示了双螺旋结构的可能性.DNA是由两条反向直线型多核苷酸组成的双螺旋分子.单链多核苷酸中两个核苷酸之间的唯一连键是3′,5′-磷酸二酯键.按Watson-Crick模型,DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧,而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧,通过磷酸二酯键相连,形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直,糖环平面则与轴平行.两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm,碱基堆积距离为0.34nm,两核酸之间的夹角是36°,每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T,G≡C配对互补,彼此以氢键相连系.维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟,一大一小.
DNA能够以几种不同的结构形式存在.从B型DNA转变而来的两种结构A型和Z型结构巳在结晶研究中得到证实.在顺序相同的情况下A型螺旋较B型更短,具有稍大的直径.DNA中的一些特殊顺序能引起DNA弯曲.带有同一条链自身互补的颠倒重复能形成发卡或十字架结构,以镜影排列的多嘧啶序列可以通过分子内折叠形成三股螺旋,被称为H -DNA的三链螺旋结构.由于它存在于基因调控区,因而有重要的生物学意义.
不同类型的RNA分子可自身回折形成发卡、局部双螺旋区,形成二级结构,并折叠产生三级结构,RNA与蛋白质复合物则是四级结构.tRNA的二级结构为三叶草形,三级结构为倒L形.mRNA则是把遗传信息从DNA转移到核糖体以进行蛋白质合成的载体.
核酸的糖苷键和磷酸二酯键可被酸、碱和酶水解,产生碱基、核苷、核苷酸和寡核苷酸.酸水解时,糖苷键比磷酸酯键易于水解；嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键易于水解；嘌呤碱与脱氧核糖的糖苷键最不稳定.RNA易被稀碱水解,产生2’-和3’-核苷酸,DNA对碱比较稳定.细胞内有各种核酸酶可以分解核酸.其中限制性内切酶是基因工程的重要工具酶.
核酸的碱基和磷酸基均能解离,因此核酸具有酸碱性.碱基杂环中的氮具有结合和释放质子的能力.核苷和核苷酸的碱基与游离碱基的解离性质相近,它们是兼性离子.
核酸的碱基具有共轭双键,因而有紫外吸收的性质.各种碱基、核苷和核苷酸的吸收光谱略有区别.核酸的紫外吸收峰在260nm附近,可用于测定核酸.根据260nm与280nm的吸收光度（A260）可判断核酸纯度.
变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏,双链解开,但共价键并未断裂.引起变性的因素很多,升高温度、过酸、过碱、纯水以及加入变性剂等都能造成核酸变性.核酸变性时,物理化学性质将发生改变,表现出增色效应.热变性一半时的温度称为熔点或变性温度,以Tm来表示.DNA的G+C含量影响Tm值.由于G≡C比A＝T碱基对更稳定,因此富含G≡C的DNA比富含A＝T的DNA具有更高的熔解温度.根据经验公式xG+C =（Tm - 69.3）× 2.44可以由DNA的Tm值计算G+C含量,或由G+C含量计算Tm值.
变性DNA在适当条件下可以复性,物化性质得到恢复,具有减色效应.用不同来源的DNA进行退火,可得到杂交分子.也可以由DNA链与互补RNA链得到杂交分子.杂交的程度依赖于序列同源性.分子杂交是用于研究和分离特殊基因和RNA的重要分子生物学技术.
染色体中的DNA分子是细胞内最大的大分子.许多较小的DNA分子,如病毒DNA、质粒DNA、线粒体DNA和叶绿体[]NA也存在于细胞中.许多DNA分子,特别是细菌的染色体DNA和线粒体、叶绿体DNA是环形的.病毒和染色体DNA有一个共同的特点,就是它们比包装它们的病毒颗粒和细胞器要长得多,真核细胞所含的DNA要比细菌细胞多得多.
真核细胞染色质组织的基本单位是核小体,它由DNA和8个组蛋白分子构成的蛋白质核心颗粒组成.其中H2A,H2B,H3,H4各占两个分子,有一段DNA（约146bp）围绕着组蛋白核心形成左手性的线圈型超螺旋.细菌染色体也被高度折叠,压缩成拟核结构,但它们比真核细胞染色体更富动态和不规则,这反映了原核生物细胞周期短和极活跃的细胞代谢.