第五节 核酸的某些理化性质及 核酸研究常用技术
一、 核酸的紫外吸收（λmax=260nm）
二、 核酸的变性
三、核酸的复性和分子杂交
四、核酸的沉降性质
核酸具有酸性；粘度大；由于嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键，能吸收紫外光，最大吸收峰为260nm。
故常用紫外分光光度法测定核酸的含量。
一、DNA的紫外吸收
二、DNA的变性
在理化因素作用下，DNA双螺旋的两条互补链松散而分开成为单链，从而导致DNA的理化性质及生物学性质发生改变，这种现象称为DNA的变性(denaturation)。
引起DNA变性的因素主要有：①高温，②强酸强碱，③有机溶剂等。
DNA的变性过程
加热
部分双螺旋解开 无规则线团 链内碱基配对
① 增色效应(hyperchromic effect)：指DNA变性后对260nm紫外光的光吸收度增加的现象；
②粘度降低
③ 生物学功能丧失或改变。
DNA变性后的性质改变
DNA的紫外吸收光谱
天然DNA
变性DNA
核苷酸总吸收值
1
2
3
加热DNA溶液，使其对260nm紫外光的吸收度突然增加，达到其最大值一半时的温度，就是DNA的变性温度（融解温度，melting temperature, Tm）。
DNA的变性温度
Tm的高低与DNA分子中G+C的含量有关，G+C的含量越高，则Tm越高。
核酸的变性、复性和杂交
变性：在物理、化学因素影响下， DNA碱基对间的氢键断裂，双螺旋解开，这是一个是跃变过程，伴有A260增加（增色效应）,DNA的功能丧失。
复性：在一定条件下，变性DNA 单链间碱基重新配对恢复双螺旋结构，伴有A260减小（减色效应）,DNA的功能恢复。
三、DNA的复性与分子杂交
将热变性后的DNA溶液缓慢冷却，在低于变性温度约25～30℃的条件下保温一段时间（退火annealing），则变性的两条单链DNA可以重新互补而形成原来的双螺旋结构并恢复原有的性质。
将变性DNA经退火处理，使其重新形成双螺旋结构的过程，称为DNA的复性。
两条来源不同的单链核酸（DNA或RNA），只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称为核酸的分子杂交(hybridization)。
核酸杂交可以是DNA-DNA，也可以是DNA-RNA杂交。
不同来源的，具有大致相同互补碱基顺序的核酸片段称为同源顺序(homologous sequence)。
DNA-DNA杂交示意图
DNA-RNA杂交示意图
在核酸杂交分析过程中，常将已知顺序的核酸片段用放射性同位素或生物素进行标记。带有一定标记的已知顺序的核酸片段称为探针（probe）。
利用核酸的分子杂交，可以确定或寻找不同物种中具有同源顺序的DNA或RNA片段。
常用的核酸分子杂交技术有：原位杂交、斑点杂交、Southern杂交及Northern杂交等。
Southern印迹法
DNA分子
限制片段
限制性酶切割
琼脂糖电泳
转移至硝酸纤维素膜上
与放射性标记DNA探针杂交
放射自显影
带有DNA片段的凝胶
凝胶
滤膜
用缓冲液转移DNA
吸附有DNA片段的膜
四、 核酸的沉降性质（sedimentation coefficient）
沉降系数：生物大分子在单位离心力场作用下的沉降速度。即沉降系数是微颗粒在离心力场的作用下，从静止状态到达极限速度所需要的时间。
沉降系数单位：由于蛋白质、核酸、病毒等的沉降系数介于1×10-13到200×10-13秒的范围，为方便起见，把作为沉降系数的一个单位，用Svedberg单位，用即S表示。
离心机结构示意图
转头
转头腔
沉降样品
驱动马达
真空
冷冻
第六节 核酸酶及人类基因组计划简介
凡是能水解核酸的酶都称为核酸酶(nuclease)。
凡能从多核苷酸链的末端开始水解核酸的酶称为核酸外切酶；凡能从多核苷酸链中间开始水解核酸的酶称为核酸内切酶。
能识别特定的核苷酸顺序，并从特定位点水解核酸的内切酶称为限制性核酸内切酶（限制酶，restriction enzyme）。
DNA限制性酶
DNA限制性酶是在细菌中发现的专一性很高的DNA内切酶，是基因工程最重要的工具酶，目前已经发现数百种，在特定的DNA上标出各种DNA限制性酶的作用点就是DNA限制性酶图谱
人类基因组计划概况（Human Genome Project，HGP）
该计划是美国科学家在1985年率先提出，1990年正式启动。美、英、德、法、日先后参加了此项工作，1999年我国成为 HGP的第六个成员国。
HGP旨在阐明人类基因组DNA所具有的3×109核苷酸的序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。
到目前为止，已完成了人类基因组的框架图，测序的工作已基本完成。 HGP的实施，揭开了生命科学新的一页，它可以造福于人类，但也面临的伦理的挑战。
HGP取得的成就
 完成了人类基因组工作草图绘制,揭示了人类基因组若干细节
 基本上测定了人类基因组上的碱基序列
 一些模式生物(果蝇、拟南介等)和作物（如水稻）基因草图绘制成功，测序基本完成
 促进了生物信息学、蛋白质组学、糖组学的迅猛发展
 人类基因组草图绘就，中国科学家功不可没
HGP面临的挑战
 基因的隐私权问题
 基因组图谱和信息的使用与人的社会权利问题
 基因资源问题
 基因知识的滥用问题
人类将进入生物经济时代
基因——操纵生命的工具
基因组——潜藏着巨大的经济价值
基因技术——21世纪的投资热点
谁掌握了人类基因图谱，就等于谁破译了人类的生命密码，获得了操纵生命的工具。
与互联网相比，网络只是对人类的信息沟通带来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根本上改变人类的命运，基因工程所带来的商业机会将会大大超过网络。