3．脱氧核糖核酸酶类
OH OH
+
CMP
NH 2
±
CMP
N
pICMP =
pKa1+pKa2 2
=
0.8+4.5 2
= 2.65
NH 2 N
pKa2=4.5
O
ON
HO P O CH2 O
O-
HH
H
H
OH OH
CMP-
pKa3=6.4
O -
ON
O P O CH2 O
O-
HH
H
H
OH OH
CMP--
多核苷酸中磷酸二酯键中的磷酸基团只 有一个解离常数
主要内容
一、一般理化性质 二、核酸的酸碱性质（磷酸基，碱基） 三、核酸的水解（糖苷键，磷酸二酯键） 四、核酸的紫外吸收（碱基） 五、核酸的变性、复性与分子杂交 六、DNA纳米技术
一、一般物理性质
DNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末状固 体。均微溶于水，其钠盐易溶于水。不溶于 一般有机溶剂。
I从pH6.9用 酸或碱正向 滴定
II从pH12或 pH2.5分别反向 滴定
DNA分子内部的氢键的 变化，碱基的暴露
核酸的凝胶电泳
在中性或偏碱缓冲液中，核酸解离成阴离子，在电场 中向阳极移动。 迁移率与核酸的大小和构象有关，可用于核酸的分离、 鉴定
溴化乙啶染色
简单介绍 琼脂糖凝胶电泳技术
提取出来的质粒跑电泳胶 经常有1-3条带 单酶切
（三）酶水解
水解核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶； 核酸酶的分类
(1)按底物专一性分 非特异性核酸酶:作用于DNA和RNA 核糖核酸酶(RNase)：作用于RNA 脱氧核糖核酸酶(DNase)：作用于DNA
(2)按切割位点分 核酸内切酶(endonuclease) 核酸外切酶(exonuclease) 既可内切，也能外切的核酸酶
OH
OH
O
pK2=5.9~6.5
R O P O-
O由于磷酸基的存在，核苷酸具有较强的酸性。
碱性：来自于碱基，较弱 酸性：来自于碱基和磷酸
胞嘧啶核苷酸的解离
NH 2 + HN
NH 2 + HN
O
ON
O
ON
HO P O CH2 O
OH
HH
pKa1=0.80 HO
P O CH2 O
O-
HH
H
H
H
H
OH OH
闭合DNA构型紧密，空间位阻最小，所以跑得最 快，而开环DNA空间位阻最大，所以跑得最慢。
二、核酸的水解
（一）酸水解 顾名思义，在酸性条件下水解； 糖苷键和磷酸酯键都能被酸水解，但糖苷键比磷酸酯键 更易被酸水解； 嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键对酸更不稳定
（更易水解）嘌呤碱的糖苷键﹥嘧啶碱的糖苷键﹥磷酸
只作用RNA，不作用于DNA； 十分耐热； 具有极高专一性的内切酶，其作用位点为嘧啶核苷 （Py）-3`-磷酸与其他核苷酸之间的连接键； 产物是3`嘧啶核苷酸结尾。
当然，有不少核糖核酸酶通常不能识别RNA的 序列。
如Argonaute 蛋白，在RNA的特定位点进行切 割，并常需要小RNA（small RNA）的帮助
由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸 ，而碱性（氨基）是一个弱碱，所以核酸的 等电点比较低。
pI DNA：约为 4.0 ~ 4.5 RNA：约为 2.0 ~ 2.5
RNA的等电点比DNA低的原因，是RNA分子中核 糖基2′-OH通过氢键促进了磷酸基上质子的 解离。DNA没有这种作用。
4、核酸的滴定曲线 小牛胸腺DNA的滴定曲线
1、碱基的解离
碱基中杂环分子中的N
具有结合和释放质子的
能力，既有碱性解离又
C
有酸性解离.而环外的
氨基的碱性很弱，在生
理条件下不能质子化。
A
2、核苷的解离
糖环的存在影响了糖中羟基解离的pK值通常在12以上，不予考虑。
NH2
OH
酯键
酯键
NH2
N
N
O
5'
N
9 N
HO P O CH2 O-
O
1'
HH
H 2'
H
糖苷键
OH OH
腺苷酸
（二）碱水解
HOH 2C
O
base
-
RNA
OH
水解
H
H
H
H
O
O
P
O
OH
环磷酸酯
2′-核苷酸 3′-核苷酸
混合物
RNA
RNA的磷酸酯键易被碱水解→2’-或3’-核苷酸 DNA对稀碱稳定,因为没有2’-OH；
NH2
OH
N
N
N
N
N
N
NN HOCH2 O
HH
H2N N N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷
HO N HOCH2 O
HH
HO N HOCH2 O
HH
H
H
H
H
OH OH
OH OH
胞嘧啶核苷
尿嘧啶核苷
3、核苷酸的解离
O
O
pK1=0.7~1.6
R O P OH
R O P O-
核酸分子细长，溶液的粘度很大，且DNA溶液 的粘度比RNA的大得多。发生变性或降解时， 它们的粘度降低。
一般而言DNA比RNA稳定。
二、核酸的酸碱性质
由于核苷酸含有磷酸与碱基，为两性电介质，但偏于酸性。 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。
在某一pH的溶液中，两性电解质所带净电荷为零，此时溶液 的pH称为等电点（pI）。对于核苷酸来说，当带负电荷的磷 酸基正好与带正电荷的含氮环数目相等时的pH，即为核苷酸 的等电点。
由于碱基对之间的氢键性质与其解离状 态相关，而解离状态又与pH有关。所以 ，溶液的pH范围直接影响核酸结构中碱 基对间的稳定性。对于DNA，在pH4-11之 间为稳定，超越此范围，DNA将变性。
正滴定曲线I的非缓冲区较宽； 逆滴定曲线II的非缓冲区较窄；
两条曲线不能重合，反映出天然DNA与 变性DNA的滴定曲线是不同的。
（3）其它，双链酶，单链酶等
1、磷酸二酯酶（非特异性核酸外切酶）
牛脾磷酸二酯酶
蛇毒磷酸二酯酶
识别5’末端
识别3’末端
水解DNA（RNA） 得3’-核苷酸
水解DNA（RNA） 得5’-核苷酸
OH
2.核糖核酸酶类（RNase）
(1)牛胰核糖核酸酶 （pancreatic ribonuclease, 简称RNase A或RNase I）
双酶切
线性质粒DNA，即环状双链DNA 两条链均断裂，linear DNA。
质粒DNA中有一条链发生一处或 多处断裂，形成松弛的环状分子 ，称为开环DNA，open circular DNA，简称ocDNA
质粒的两条链没有断裂，形成超 螺旋，叫共价闭合环状质粒DNA （covalently closed circular DNA，简称cccDNA，或super coil DNA）