2012臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試輔導:DNA變性和復性的概念

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1.變性:
     雙螺旋的穩(wěn)定靠堿基堆積力和氫鍵的相互作用來共同維持。如果因為某種因素破壞了這兩種非共價鍵力,導致DNA兩條鏈完全解離,就稱為變性。導致變性的因素可以有溫度過高、鹽濃度過低及酸堿過強等。DNA變性是二級結(jié)構(gòu)的破壞,雙螺旋解體的過程,堿基對氫鍵斷開,堿基堆積力遭到破壞,但不伴隨共價鍵的斷裂,這有別于。DNA一級結(jié)構(gòu)破壞引起的DNA降解過程。
     DNA變性常伴隨一些物理性質(zhì)的改變,如黏度降低,浮力密度增加,尤其重要的是光密度的改變。如前所述,核酸分子中堿基雜環(huán)的共軛雙鍵,使核酸在260nm波長處有特征性光吸收。在雙螺旋結(jié)構(gòu)中,平行堿基堆積時,相鄰堿基之間的相互作用會導致雙螺旋DNA在波長260nm的光吸收比相同組成的游離核苷酸混合物的光吸收值低40%,這種現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。DNA變性后改變這一效應(yīng),與未發(fā)生變性的相同濃度DNA溶液相比,變性DNA在波長260nm的光吸收增強,這一現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)。
     DNA的變性發(fā)生在一定的溫度范圍內(nèi),這個溫度范圍的中點稱為融解溫度,用Tm表示。當溫度達到融解溫度時,DNA分子內(nèi)50%的雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞。Tm值與DNA的堿基組成和變性條件有關(guān)。DNA分子的GC含量越高,Tm值也越大。Tm值還與DNA分子的長度有關(guān),DNA分子越長,Tm值越大。此外,溶液離子濃度增高也可以使Tm值增大。
     2.復性:
     DNA的變性是可逆的。在適宜條件下,如溫度或pH值逐漸恢復到生理范圍,分離的DNA雙鏈可以自動退火,再次互補結(jié)合形成雙螺旋,這個過程稱為復性。
     復性時,互補鏈之間的堿基互相配對,這個過程分為兩個階段。首先,溶液中的單鏈DNA不斷彼此隨機碰撞;如果它們之間的序列有互補關(guān)系,兩條鏈經(jīng)一系列的G-C、A-T配對,產(chǎn)生較短的雙螺旋區(qū)。然后,堿基配對區(qū)沿著DNA分子延伸形成雙鏈DNA分子。DNA復性后,變性引起的性質(zhì)改變也得以恢復。