DNA變性

DNA變性

DNA變性,是指核酸雙螺旋鹼基對的氫鍵斷裂,鹼基間的堆積力遭到破壞,雙鏈變成單鏈,使核酸的天然構象和性質發生改變,但不涉及其一級結構的改變。凡能破壞雙螺旋穩定的因素(如加熱、極端的pH、有機試劑如甲醇、乙醇、尿素及甲醯胺等)均可引起核酸分子變性。變性後的DNA常發生一些理化及生物學性質的改變:①溶液黏度降低。DNA雙螺旋是緊密的剛性結構,變性後則是柔軟而鬆散的無規則單股線性結構,DNA黏度因此而明顯下降。②溶液旋光性發生改變。變性後整個DNA分子的對稱性及分子局部的構象改變,使DNA溶液的旋光性發生變化。③增色效應。

基本介紹

  • 中文名:DNA變性
  • 外文名:DNA denaturation或DNA melting
  • 特點雙鏈變成單鏈
  • 領域遺傳學
  • 條件:加熱、極端的pH等
簡介,DNA變性,產生原因,套用,融解溫度,

簡介

DNA雙螺旋結構模型,不僅與其生物功能有密切關係,還能解釋DNA的重要特性棗變性與復性,這對於深入了解DNA分子結構與功能的關係又有重要意義。

DNA變性

變性DNA常發生一些理化及生物學性質的改變:
1)溶液粘度降低。DNA雙螺旋是緊密的剛性結構變性後代之以柔軟而鬆散的無規則單股線性結構,DNA粘度因此而明顯下降。
2)溶液旋光性發生改變。變性後整個DNA分子的對稱性及分子局部的構性改變,使DNA溶液的旋光性發生變化。
3)增色效應(hyperchromic effect)。指變性後DNA溶液的紫外吸收作用增強的效應。DNA分子中鹼基間電子的相互作用使DNA分子具有吸收260nm波長紫外光的特性。在DNA雙螺旋結構中鹼基藏入內側,變性時DNA雙螺旋解開,於是鹼基外露,鹼基中電子的相互作用更有利於紫外吸收,故而產生增色效應。
4)浮力密度升高。
5)生物活性改變。

產生原因

DNA的變性可以是溫度升高而產生的作用,也可能是其他化學物質如尿素的誘導。

套用

DNA變性,也可用於檢測兩個不同的DNA序列之間之序列差異。將DNA加熱和變性成單鏈狀態,並將該混合物冷卻使可以重新進行雜交。雜交分子的相似序列中如果互補序列有差異,則會導致鹼基配對中斷。在基因組範圍中,該方法已被用於估算兩物種之間遺傳距離的研究,稱為DNA-DNA雜交。在其中的單個分區的DNA,變性梯度凝膠和溫度梯度凝膠可用於檢測此兩個序列,此法稱為溫度梯度凝膠電泳,為表現較小差異時使用的方法。
DNA熔解的也套用於分子生物學技術,特別是在聚合酶鏈式反應。儘管此技術不能診斷DNA熔化的溫度,所以估計(Tm)是確定來調整是和溫度是非常重要的。DNA的熔解溫度也可被用作用於均衡的一組分子的雜交優勢,例如的寡核苷酸探針DNA微陣列

融解溫度

(Tm,melting temperature)
對雙鏈DNA進行加熱變性,當溫度升高到一定高度時,DNA溶液在260nm處的吸光度突然明顯上升至最高值,隨後即使溫度繼續升高,吸光度也不再明顯變化。若以溫度對DNA溶液的紫外吸光率作圖,得到的典型DNA變性曲線呈S型(如下圖)。可見DNA變性是在一個很窄的溫度範圍內發生的。通常將核酸加熱變性過程中,紫外光吸收值達到最大值的50%時的溫度稱為核酸的解鏈溫度,由於這一現象和結晶的融解相類似,又稱融解溫度(Tm,melting temperature)。在Tm時,核酸分子內50%的雙螺旋結構被破壞。特定核酸分子的Tm值與其G+C所占總鹼基數的百分比成正相關,兩者的關係可表示為:? Tm=69.3+0.41*(G+C)%?一定條件下(相對較短的核酸分子),Tm值大小還與核酸分子的長度有關,核酸分子越長,Tm值越大;另外,溶液的離子強度較低時,Tm值較低,融點範圍也較寬,反之亦然,因此DNA製劑不應保存在離子強度過低的溶液中。

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