核酸的变性和复性

DNA的变性是指天然双螺旋DNA分子被解开成单链的过程。核酸变性时，碱基对之间的氢键断开，但是不伴有共价键的断裂。核酸变性后，与未发生变性的同一浓度的核酸溶液相比，其在波长260nm的光吸收增强，称为增色效应，这是因为双螺旋解开后，碱基的共轭双键更多地暴露。

对核酸（双链DNA）进行加热变性，当温度升高到某一高度时，核酸溶液的紫外吸收开始增强，继续升温，在一个较小的温度范围，光吸收达到一最大值，连续测定不同温度时的吸光度值，可得到一个特征性的曲线称为熔解曲线（图6-14）。DNA的热变性是爆发式的，象结晶的溶解一样，只在很狭窄的温度范围之内完成。通常将熔解曲线的中点，即紫外吸收增值达最大值50%时的温度称为解链温度，又称为熔点（Tm）。在Tm时，DNA分子内50%的双螺旋结构被破坏。

图6-14　DNA的熔解曲线

DNA的m值一般在70～85℃之间，DNA的m值高低主要与DNA中的碱基组成有关。G-C对含量越多，Tm值就越高；A-T对的含量越多，m值就越低，这是因为G-C之间的氢键有三个，而A-T之间的氢键有两个，因而要拆散G-C之间的互补配对耗能就大。(https://www.daowen.com)

DNA的变性是可逆的，当变性后，温度再缓慢下降，解开的两条链又可重新结合，恢复为完整的双螺旋结构分子，这一过程称为复性或退火。伴随复性会出现核酸溶液的紫外光吸收降低的现象，这个现象称为减色效应。变性后若温度迅速下降，则复性不发生。实验证实，最适宜的复性温度是比Tm约低25℃，这个温度又叫作退火温度。

近年来发展起来的分子杂交技术就是以核酸的变性与复性为基础的。不同来源的核酸变性后，合并在一起进行复性，这时，只要这些核酸分子的核苷酸序列含有可以形成碱基互补配对的片段，复性也可发生在不同来源的核酸链之间，形成所谓的杂交分子，这个过程称为杂交。形成的杂交分子可以是DNA/DNA, RNA/RNA或DNA/RNA。标记一个来源的核酸，通过杂交可以检查另一来源的核酸中是否含有相同的或相似的可形成碱基配对互补的片段，这种标记的核酸就称为探针。杂交和探针技术是许多分子生物学技术的基础，在生物学的研究中得到了广泛的应用。