核酸的物理化学性质王镜岩生物化学(全).pptVIP

第15章 核酸的物理化学性质 第一节 核酸的水解 核酸的水解 一、酸水解 1、糖苷键水解特点 糖苷键在碱性条件下稳定，酸性条件下易分解 嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键更易分解 最不稳定是嘌呤与脱氧核糖 2、磷酸二酯键的断裂 比糖苷键稳定 ，可以被酸水解 二、碱水解 一般只能水解RNA的磷酸酯键，因为RNA有游离的2/-OH基，在碱作用下形成磷酸三酯，磷酸三酯极不稳定，随即水解，产生2’-核苷酸和3’-核苷酸。DNA对碱稳定，当pH=11.5时DNA链一级结构几乎无变化。 三、酶水解 专一水解核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶（nuclease) ；水解核酸的酶种类很多 1．核酸酶的分类 (1) 按底物专一性分 核糖核酸酶(RNase)：作用于RNA 脱氧核糖核酸酶(DNase)：作用于DNA。 (2)按对底物作用的方式 核酸内切酶(endonuclease) 核酸外切酶(exonuclease) 既可内切，也能外切 的核酸酶 (3) 按磷酸二酯键断裂的方式 在3’-OH与磷酸基之间断裂 在5’-OH与磷酸基之间断裂 2．核糖核酸酶类 (1)牛胰核糖核酸酶；简称RNaseI或 RNaseA ；只作用于RNA，不作用于DNA。十分耐热。具有极高专一性的内切酶，其作用点为：嘧啶核苷-3’-磷酸与其他核苷酸之间的连键，产物为3’-P-嘧啶核苷酸 (2) 核糖核酸酶T1 (3) 核糖核酸酶T2 3．脱氧核糖核酸酶类 (1)牛胰脱氧核糖核酸酶（DNasel) ：此内切酶切断双链DNA或单链DNA成为以5’-磷酸为末端的寡聚核苷酸。需镁离子(或Mn2+，Co2+)，最适pH 7-8。 (2)牛脾脱氧核糖核酸酶（DNaseⅡ) ：此酶降解DNA成为3’-磷酸末端的寡聚核苷酸。最适pH 4～5，需0.3 mol／L钠离子激活，镁离子可以抑制此酶。 (3) 限制性内切酶 限制性核酸内切酶：存在于细菌体内的，专门降解外源DNA，是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。 往往与一种甲基化酶同时成对地存在。识别相同的碱基序列，当内切酶作用位点上的某一些碱基被甲基化修饰后，限制酶就不能再降解这种DNA了。所以甲基化酶使细菌自身的DNA带上标志，限制性内切酶专用于降解外来入侵的异种DNA。 在上世纪中期，以Arber等人对入噬菌体在大肠杆菌不同菌株上的平板培养效应的研究为基础，发现了原核生物体内存在着寄生控制的限制和修饰系统。 Ⅱ型核酸限制性内切酶的基本特性 它具有三个基本特性： A、在DNA分子双链的特异性识别序列部位，切割DNA分子产生链的断裂； B、2个单链断裂部位在DNA分子上的分布，通常不是彼此直接相对的； C、因此，断裂形成的DNA片段具有互补的单链延伸末端。 a. 识别位点： 能够识别由4～8个核苷酸组成的特定的核苷酸序列； 切割位点的一个共同特点是，它们具有双重旋转对称的结构形式，换言之，这些核苷酸对的顺序是呈回文结构（具有链内互补的碱基序列，反向重复存在于另一条链上）。 镜像重复：反向重复存在于同一条链上。 核酸内切限制酶的命名法 （1）用属名的头一个字母和种名的头两个字母，组成3个字母的略语表示寄主菌的物种名称。例如，大肠杆菌(Escherichia coli)用Eco表示，流感嗜血菌(Haemophilus influenzae)用Hin表示。 （2）用一个写在右下方的标注字母代表菌株或型，例如EcoR （3）如果一种特殊的寄主菌株，具有几个不同的限制与修饰体系，则以罗马数字表示。因此，流感嗜血菌Rd菌株的几个限制与修饰体系分别表示为HindI、HindII、HindIII等。 第二节 核酸的酸碱性质 1．碱基的解离 核酸的碱基、核苷和核苷酸均能发生解离，核酸的酸碱性质与此有关。 例如：胞嘧啶的解离 例如：腺嘌呤的解离 C、A、G均具有酸性和碱性解离（得到质子、失去质子），可形成兼性离子，具有等电点。 U、T只具有酸性解离（失去质子），无兼性离子形式，不具有等电点。 2. 核苷酸的解离 由于磷酸基的存在，使核苷酸具有较强的酸性，发生两级解离，由于核苷酸含有磷酸基与碱基，为两性电介质，它们在不同pH的溶液中解离程度不同，在一定条件下可形成兼性离子。带负电荷的磷酸基正好与带正电荷的含氮环数目相等，这时的pH即为此核苷酸的等电点 pI = (pk1’+pK2’)/2 pK1’值是由于第一磷酸基P03H2的解离，pK2’是由于含氮环＝N+H的解离 等电点的计算 将Ka1和Ka2相乘，得： Ka1Ka2=[H+]2[A-