核酸的化学.docx
《核酸的化学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《核酸的化学.docx(22页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
核酸的化学
第二章核酸的结构与功能
第一节核酸的概念和化学组成
一、核酸的发现及研究进展
1、最早1868年,瑞士科学家Miescher从绷带脓细胞中发现含磷2.5%的化合物,称为核素。
2、1881年,Altmann从小牛胸腺、酵母中得到,它不含Pro,命名为核酸。
3、1914年,把小牛胸腺中得到的核酸称胸腺核酸(动物核酸),把从酵母中分离得到的核酸称酵母核酸(植物核酸)。
又根据戊糖分为脱氧核糖核酸——DNA和核糖核酸——RNA
4、1944年,Avery研究肺炎球菌转化实验,证明DNA是遗传物质的结论。
最初是1928年,Gniffith以肺炎球菌作为转化的材料。
肺炎球菌光滑型(S型):
菌落光滑、有荚膜、有毒性。
粗糙型(R型):
菌落粗糙、无荚膜、无毒性。
活体转化,四组实验:
1活S型菌—→Rat—→die
2活R型菌—→Rat—→live
3加热杀死的S型菌—→Rat—→live
④加热杀死的S型菌—→Rat—→die
活R型菌
说明R型菌可以转化为活S型菌,加热杀死的S型菌中有一种物质可使活R型菌转化为S型菌。
1944年美国科学家Avery做了大量实验确定这种物质是DNA(转化因子)。
5、1953年,沃森和克里克提出DNA的双螺旋模型结构,不但阐明了DNA结构,而且对DNA的复制、遗传物质的传递、都作了重要的说明。
6、20世纪70年代,DNA重组技术应用——基因工程诞生。
7、2000~2002年人类基因组计划完成。
二、核酸的概念和重要性
核酸是由核苷酸组成的具有复杂三维结构的大分子物质,包括DNA和RNA。
DNA主要分布在细胞核中;RNA分布在细胞质和细胞核中,主要有三种信使RNA(mRNA)、核蛋白体(rRNA)、转运(tRNA)。
真核生物中还有HnRNA和SnRNA,HnRNA是mRNA的前体,SnRNA参与RNA的修饰加工等。
DNA是遗传的物质基础。
(一)核酸是遗传物质
细胞核内DNA含量恒定,不受外界环境的影响。
生物遗传特征的延续和生物进化都由基因所决定的。
基因是具有遗传效应的DNA片段。
(二)核酸参与蛋白质的生物合成
mRNA是蛋白质合成材料,rRNA是核糖体的成分。
三、核酸在医药上的应用
1、RNA:
来源与微生物发酵,动物内脏,可用于改善精神迟缓,记忆衰退,刺激造血,促进白细胞再生,治疗初级癌症。
2、DNA:
来源于微生物发酵,可用于改善疲劳,提高抗癌疗效。
3、免疫核糖核酸(iRNA):
来源于免疫的动物内脏,用于肿瘤的免疫治疗。
4、多聚核苷酸(polyC,polyI):
来源于微生物发酵和化学合成,作为干扰素的诱导剂。
5、核苷-磷酸(IMP、CMP、UMP):
来源于微生物发酵。
IMP:
治疗肝炎、肾炎、白血球升高等症
CMP;治疗肝炎、肾炎、白血球、血小板升高
四、核酸的基本结构单位——单核苷酸
(一)核苷酸的概念
核酸水解生成核苷酸,核苷酸进一步水解生成核苷和磷酸,核苷再水解生成碱基和戊糖。
核苷酸:
由碱基、戊糖和磷酸组成和化合物,是核酸的基本结构单位。
核酸分子中的碱基有两类:
嘌呤碱和嘧啶碱,嘌呤碱主要有腺嘌呤A、鸟嘌呤G;嘧啶碱主要有胞嘧啶C、尿嘧啶U和胸腺嘧啶T,称为基本碱基。
有些核酸分子中还有1-甲基腺嘌呤、次黄嘌呤、N6-甲基腺嘌呤等,它们在核酸分子中并不多见,称为稀有碱基。
核酸分子中的戊糖有两种:
D-核糖、D-脱氧核糖,结构式如下:
DNA和RNA分子的化学组成为
RNADNA
碱基AGCUAGCT
戊糖RdR
磷酸磷酸磷酸
(二)核苷酸的分子结构
1、核苷
核苷:
由碱基和戊糖缩合形成的化合物。
碱基与核糖缩合形成核糖核苷,碱基与脱氧核糖核苷缩合形成脱氧核糖核苷,如腺嘌呤与核糖缩合生成腺嘌呤核苷,简称腺苷,其它核苷可依此命名,它们的分子结构如下:
(投影膜)
在核苷分子中,嘌呤碱基的N9与戊糖的C1连接,连接键为N-C键,一般称为N-糖苷键,并且戊糖环的C1-OH为β构型,所以碱基与戊糖的连接为β-糖苷键。
为了与碱基相区别,将核苷分子中戊糖上原子的定位加“‘”表示。
2、核苷酸
核苷分子中戊糖环上的羟基磷酸酯化,形成核苷酸,也可称磷酸核苷。
根据核苷酸分子中戊糖的不同,核苷酸可分为核糖核苷酸和脱氧核糖苷酸两类。
核糖有3个游离羟基(2,3,5)因此可形成三种核苷酸;脱氧核糖只有两个游离羟基(3,5)。
自然界中存在的游离核苷酸多为5‘-核苷酸(代号可略)。
如5‘-腺嘌呤核苷酸,简称腺苷酸。
,其它核苷酸的命名依次类推。
(投影膜)
五、核苷酸的衍生物
(一)多磷酸核苷酸
凡含有一个磷酸基的核苷酸称为一磷酸核苷。
其中5‘-一磷酸核苷的磷酸基可进一步磷酸化,生成5‘-二磷酸核苷和5‘-三磷酸核苷。
以腺苷酸为例,结构式如下:
(投影)
常用的核苷酸及其简化符号见投影:
常用的核苷酸及简化符号见表2-2
一磷酸
二磷酸
三磷酸
腺苷
AMP
ADP
ATP
鸟苷
GMP
GDP
GTP
胞苷
CMP
CDP
CTP
尿苷
UMP
UDP
UTP
脱氧胸苷
dTMP
dTDP
dTTP
生物体内多磷酸核苷具有重要的生物学作用。
四种三磷酸核苷是合成RNA的重要原料,四种三磷酸脱氧核苷是合成DNA的重要原料。
ATP在生物体内化学能的储存和利用中起重要的作用。
(二)环核苷酸
5‘-核苷酸的磷酸基可与戊糖上的3‘-OH缩合形成3‘,5‘-环核苷酸。
重要的环核苷酸有3‘,5‘-环腺苷酸(cAMP)和3‘,5‘-环鸟苷酸(cGMP),它们在组织细胞中起着传递信息的作用,称为“第二信使”。
(三)辅酶类核苷酸
一些辅酶属于核苷酸类衍生物。
辅酶Ⅰ(NAD+)和辅酶Ⅱ(NADP+)都是腺嘌呤与尼克酰胺组成化合物,黄素单核苷酸(FMN)是异咯嗪、核醇和磷酸组成的化合物,黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)是由黄素单核苷酸与腺嘌呤核苷酸组成的化合物。
辅酶A(CoA-SH)是由腺嘌呤、氨基乙硫醇和叶酸组成的化合物,它们在糖、脂肪和蛋白质代谢中起着重要的作用。
第二节核酸的分子结构
一、DNA的分子结构
(一)DNA的碱基组成
参与DNA组成主要四种碱基:
A、C、G、T,还有少量稀有碱基。
20世纪50年代应用纸层析及紫外分光光度计对各种生物DNA的碱基组成进行定量测定,发现如下规律:
1、所有DNA中A和T的摩尔含量相等,即A=T,G和C的摩尔含量相等,即G=C,因此A+G=C+T。
2、DNA的碱基组成具有种的特异性,即不同生物种的DNA具有独特的碱基组成,但无组织和器官的特异性,且生长发育阶段、营养状态、环境都不会影响DNA的碱基组成。
(二)DNA的一级结构
1977年,英国科学家Sanger首次测定噬菌体ΦX174的DNA,它是单链,由5386个碱基组成。
现已测定的最大噬菌体为λ-噬菌体。
DNA一级结构的定义:
构成DNA的各个单核苷酸的数目和排列顺序。
实验分子表明,核酸分子中相邻核苷酸之间通过3‘,5‘-磷酸二酯键连接。
因为3‘,5‘-磷酸二酯键是在一个核苷酸的3‘-羟基与另一个核苷酸的5‘-磷酸之间形成的,所以由此连接的开链多核苷酸具有两端,戊糖3‘-羟基指向的一端称为3‘-末端,5‘-羟基指向的末端称为5‘-末端。
DNA的一级结构即是DNA分子中核苷酸的排列。
多核苷酸的分子结构书写格式可以写成线条式或文字缩写式如图:
(投影膜)
P和斜线代表3‘,5‘-磷酸二酯键,竖线表示核糖的碳链。
(三)DNA的二级结构
1953年,WastonandCrick提出DNA的双螺旋结构模型。
(投影膜)
1、DNA双螺旋模型提出的依据
1)DNA碱基组成的分析:
发现腺嘌呤和胸腺嘧啶含量相同(摩尔含量)A=T,C=G,说明可能A和T,G和C是配对的。
2)碱基的理化数据分析:
嘌呤碱大,嘧啶碱小,因此A-T,G-C配对是较合理的。
3)DNA纤维X-光衍射结构分析:
Franklin制得精致的DNA纤维X-光衍射图,表明DNA分子中3.4Á和34Á的周期性结构,说明DNA可能存在着双螺旋性。
2、DNA双螺旋结构的特点
1)DNA双螺旋分子由两条多核苷酸链组成,反向平行,即一条链走向3‘→5‘,另一条链为5‘→3‘,两条链均为右手螺旋,围绕同一中心轴形成右手螺旋。
2)脱氧核苷酸和磷酸基形成的链为基本骨架,在螺旋外侧,碱基分布在螺旋内侧
3)内侧互补的碱基通过氢键性形成,A-T之间形成三个氢键,G-C之间形成两个氢键。
4)每个碱基对位于同一个平面内,碱基平面与中心轴垂直,相邻两个碱基距离为0.34nm,每螺旋一圈有10对碱基,相邻碱基平面距离为3.4nm。
5)双螺旋结构上有二条螺形凹槽,一条较深,一条较浅。
较深的沟称大沟,较浅的沟称小沟。
3、维持DNA结构稳定的作用力
1)碱基平面之间堆积力是维持双螺旋结构的主要力量。
2)碱基对之间的氢键。
3)磷酸基团上的负电荷和介质中的阳离子形成的离子键。
4、DNA双螺旋结构种类
1)右手螺旋结构:
由于DNA纤维的含水量不同,可分为三种:
B-DNA、A-DNA、C-DNA。
1B-DNA:
WastonandCrick提出的DNA双螺旋结构为B-DNA,另外溶液和细胞中天然状态的DNA可能是B-DNA。
2A-DNA:
碱基与中心轴不相垂直,而呈20倾角。
3C-DNA:
可能存在于染色体与某些病毒的DNA中。
三者区别见书本P91。
2)左手螺旋DNA
1979年,美国麻省理功学院Rich从d(GpCpGpCpGpCp)一段脱氧核苷酸链X衍射中发现,糖与磷酸的走向是曲折的,又把左手螺旋称为Z-DNA螺旋。
Z-DNA和B-DNA的区别见P92。
(五)DNA的三级结构
定义:
指DNA双螺旋链的扭曲或压缩。
常见的形成超螺旋结构。
1、DNA超螺旋结构形成原因
由于某种原因使双螺旋多旋转或少旋转几圈,这样双螺旋内的原子偏离正常位点,产生额外压力,能量增大。
如果双螺旋末端是开放的,这种张力可通过链的转动释放出来,DNA就恢复到原来正常状态。
如果螺旋双端是闭和或固定(不能转动),那么这些张力就不能释放出来,只能在DNA分子内部,使原子位置重新排列,这样使得DNA发生扭曲,即超螺旋结构。
2、生物体内的超螺旋结构
在细菌、真核生物中的环状DNA,叶绿体DNA是超螺旋结构。
生物的细核内DNA是线形双螺旋DNA,当两端固定时,可形成,例如:
人的染色体DNA与组蛋白结合,成环状DNA,形成核小体,许多核小体串联在一起,再经过反复折叠缠绕、压缩形成超螺旋结构。
二、RNA的种类和分子结构
生物细胞内含有三种主要的RNA,即转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)信使RNA(mRNA)。
(一)转运RNA(tRNA)
占全部RNA的15%,分子量较小,在2.5×104左右,由70—90个核苷酸组成。
tRNA在蛋白质生物合成过程中具有转运氨基酸的作用。
细胞内tRNA种类很多,每一种氨基酸都有相应的一种或几种tRNA。
对tRNA的分子结构较为清楚,它的结构特点主要有:
1、分子量25kd左右,由70—90个核苷酸组成,沉降系数在4S左右;
2、碱基组成中有较多的稀有碱基;
3、3‘末端都为…CpCpAOH,用来接受活化的氨基酸。
称为接受末端4、5‘-末端大多为pG…,也有pC…的;
5、tRNA的二级结构都呈三叶草(见投影膜)。
双螺旋区成了叶柄,突出区好象三叶草的三片小叶。
由于双螺旋所占的比例较高,tRNA的二级结构十分稳定。
三叶草型结构由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码环、额外环和TψC环等五部分组成。
1)氨基酸臂:
由7对碱基组成,富含鸟嘌呤,末端为—CCA,接受活化的氨基酸。
2)二氢尿嘧啶环:
由8—12个核苷酸组成,具有两个二氢尿嘧啶,通过3-4对碱基组成的双螺旋区与其余部分相连。
3)额外环反密码环:
由7个核苷酸组成。
环中部为反密码子,由3个碱基组成,反密码环通过由5对碱基组成的双螺旋区与其余部分相连。
4)额外环:
由3—18个核苷酸组成。
不同的tRNA具有不同大小的额外环,是tRNA分类的重要指标。
5)假尿嘧啶-胸腺嘧啶核糖核苷环(TψC),由7个核苷酸组成,5对碱基组成的双螺旋区与其余部分相连。
6、tRNA的三级结构酵母丙氨酸tRNA三级结构呈倒L型(见投影膜)
(二)信使RNA(mRNA)
大多数真核生物细胞mRNA在3‘末端有一段约200个核苷酸的polyA(多聚腺嘌呤)。
原核生物细胞mRNA一般无3‘polyA。
polyA的功能主要是:
与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关;与mRNA的半衰期有关,新合成的mRNA,polyA链较长,而衰老的mRNA,polyA链较短。
真核生物细胞5‘-末端还有一个特殊结构:
即7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸,称为5‘-cap。
目前认为5‘-cap可能于蛋白质合成的正确起始作用有关。
(三)rRNA
含量大,占细胞RNA总量的80%。
是构成核糖体的骨架。
动物细胞核糖体rRNA有四类:
5SRNA、5.8SRNA、18SRNA、28SRN。
rRNA的功能迄今仍不清楚。
第三节核酸的理化性质与常用的研究方法
一、核酸的分子量
大分子化合物,。
DNA分子量特别巨大,一般在106~1010之间。
不同生物、不同种类DNA分子量差异很大,如多瘤病毒DNA分子量为3×106,而果蝇染色体DNA分子量为8×1010。
DNA具有双螺旋结构,使分子具有一定的刚性,但DNA极为细长,又具有柔性。
RNA分子量在数百至数千万之间。
二、核酸的溶解性和粘度
DNA和RNA属于极性化合物,微溶于水,不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。
但其钠盐在水中的溶解度大,如RNA在水中的溶解度可达4%。
DNA分子细长,分子长度有的达数厘米,如人的第十三对染色体DNA分子量为6.4×1010,伸展长度可达3.2厘米,而分子直径只有2nm,因此即使稀溶液也有很大的粘度。
当DNA变性时,分子形状由双螺旋变为无规线团,空间伸展长度变短,使溶液粘度降低,因此可用粘度作为DNA变性的指标。
三、核酸的的酸碱性质
核酸分子中具有很多呈酸式解离的磷酸残基和呈碱式解离的氮原子,因此核酸是两性电解质,在水溶液中能发生两性电离,具有等电点。
DNA双螺旋两条链间氢键的形成与其解离状态有关,在PH4.0~11.0范围内碱基最稳定。
由于磷酸基的PK值较低,所以当溶液PH大于4.0时,核酸呈多介阴离子状态,易于碱性蛋白,如组氨酸结合。
四、核酸的紫外吸收
嘌呤碱与嘧啶碱具有共轭双键,使碱基、核苷、核苷酸和核酸在240~290处有吸收峰,其中在处有最大的吸收值。
对待测样品中是否纯品可用紫外吸收分光光度计读出260nm与280nmOD的OD值,从OD260nm/OD280nm的比值中即可判断样品的纯度。
纯的DNA的OD260nm/OD280nm应为1.8,纯的RNA应为2.0。
样品中如含有杂杂蛋白及苯酚,OD260nm/OD280nm比值明显下降。
不纯的样品不能用紫外吸收法定量测定。
对于纯的样品只要读出260nm的OD值,即可知含量。
通常以1OD值相当于50微克/毫升双螺旋DNA,或40微克/毫升单双螺旋DNA(或RNA,或20微克/毫升寡核苷酸计算。
这个方法既快速又相当准确,而且不会浪费样品。
五、核酸的沉降特性
溶液中的核酸分子在引力场中可以沉降。
不同构象的核酸,蛋白质及其它杂质,在超速离心机的强大离心场中,沉降的速率差异很大,所以可以用超速离心法纯化核酸或将不同构象的核酸进行分离,也可测定核酸的沉降系数与分子量。
应用不同介质组成密度梯度进行超离心分离核酸,效果更好。
RNA分离常用蔗糖梯度。
分离DNA时用得最多的是氯化铯梯度。
应用啡啶溴红-氯化铯梯度平衡超离心,很容易将不同构象的DNA,RNA及蛋白质分开。
这个方法是目前实验中纯化质粒DNA最常用的方法。
离心完毕后,离心管中各种成分的分布可以在紫外光照下显得一清二楚(如图),蛋白质漂浮在最上面,RNA沉淀在底部,超螺旋DNA沉降较快,开环及线形DNA沉降较慢。
六、凝胶电泳
(一)琼脂糖电泳
以琼脂糖为支持物。
电泳的迁移率决定于以下因素:
1、核酸分子大小:
迁移率与分子量对数成反比
2、胶浓度:
迁移率与胶浓度成反比。
常用1%胶分离DNA
3、DNA的构向:
一般条件下超螺旋DNA的迁移率最快,线形DNA其次,开环形最慢。
但在胶中假如啡啶溴红时,上述分布次序回发生改变
4、电流:
一般不大于5V/cm,在适当的电压下,迁移率与电流大小成正比
5、碱基组成:
有一定影响,但不大
6、温度:
4~30℃都可
琼脂糖凝胶电泳常用于分析DNA。
由于琼脂糖制品中往往带有核糖核酸酶杂质,所以用于分析RNA时,必须加入蛋白质变性剂,如甲醛。
电泳完毕后,将胶在荧光染料啡啶溴红的水溶液中染色。
DNA与啡啶溴红结合后,经紫外光照射,可发出红-橙色可见光。
0.1μg的DNA即可用此法检出,十分灵敏。
(二)聚丙烯酰胺凝胶电泳
以聚丙烯酰胺作为支持物。
由于这种凝胶的孔径比琼脂糖凝胶的要小,所以可用于分析分子量小于1000bp的DNA片段,聚丙烯酰胺凝胶中不含Rnase,所以常用于RNA的分析。
聚丙烯酰胺凝胶的核酸样品,经啡啶溴红染色,在紫外光照下,发出的荧光很弱,所以浓度很低的核酸样品不能用此法检出。
四、核酸的变性、复性及杂交
(一)变性
指核酸双螺旋区的氢键断裂,变成单链,并不涉及共价键的断裂。
多核苷酸骨架上共价键(3‘,5‘-磷酸二酯键)的断裂称核酸的降解。
降解引起核酸分子量的降低。
引起核酸变性的因素主要有:
温度引起的热变性;由酸碱度引起的酸碱变性;尿素是聚丙烯酰胺凝胶时测定DNA序列时常用的变性剂。
当将DNA的稀盐溶液加热到80~100℃时,双螺旋结构即发生解体,形成无规线团。
其理化性质也随之发生改变:
1、260nm区紫外吸收值升高,原因是碱基的暴露
2、粘度降低,因为失去了双螺旋结构,把粘度的改变作为DNA变性的指标
3、浮力密度升高
4、生物活性丧失
DNA的变性的特点是爆发式的,变性作用发生在一个很窄的温度范围内。
通常把DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称该DNA的熔点或熔解温度,用Tm表示。
DNA的Tm值一般在70~85℃之间。
DNA的Tm大小与下列因素有关:
1、DNA的均一性均一性愈高的样品,熔解过程愈是发生在一个很小的温度范围之内。
2、G-C含量G-C含量越高高,Tm越高。
这是因为G-C对比A-T对更稳定。
所以测定Tm值即可推出G-C含量。
其经验公式为:
G-C%=(Tm—69.3)×2.44
3、介质的离子强度一般说离子强度较低的介质中,DNA的熔解温度较低,熔解温度的范围也很窄。
而在离子强度较高的介质中,情况相反。
所以常在1mol/LnaCl中保存。
(二)复性
定义:
变性DNA在适当条件下,分开的DNA单链重新缔和为双螺旋结构的现象。
DNA复性的条件:
1、有适当的阳离子浓度如钠离子浓度≥0.01mol/L
2、适当的PH值,常用PH6.8
3、适当的温度(60℃)
4、适当的DNA浓度和恢复性质时间
(一)核酸的杂交
将不同来源的DNA放在试管里,经热变性后,慢慢冷却,让其复性。
若这些异源DNA之间在某些区域有相同的序列,则复性时,会形成杂交DNA分子。
DNA与互补的RNA之间也可发生杂交。
以Southern印迹法为例,介绍DNA-DNA的杂交:
将DNA样品经限制性内切酶降解后,用琼脂糖凝胶电泳进行分离。
将胶浸泡在碱(NaOH)中使DNA进行变性,然后将变性DNA转移到硝酸纤维素薄膜上(硝酸纤维素薄膜只吸附变性后的DNA),在80℃烤4~6小时,使DNA牢固地吸住在纤维素薄膜上。
然后与放射性同位素标记的变性后的DNA探针进行杂交。
杂交须在较高的盐浓度及适当的温度(一般68℃)下进行数小时或数十小时,然后通过洗涤除去未杂交的标记物。
将纤维素薄膜进行放射自显影。
除DNA外,RNA也可用探针进行杂交。
第四节核酸的分离与含量测定
一、核酸的提取、分离与纯化
核酸的分离纯化是研究核酸的结构、功能,开展基因工程的基础
对核酸的分离纯化有两个要求:
1、尽可能保持核酸的完整性和天然结构
2、避免直接的污染。
原因:
1、在细胞中核酸大多数以核蛋白形式存在,脱氧核糖核蛋白(DNP)与核糖核蛋白(RNP)往往是混杂在一起。
2、细胞中,还有许多蛋白质、糖、脂类(除核酸外)与核酸混杂在一起。
3、核酸是大分子物质,本身不稳定,容易受热,强酸、强碱、机械张力的影响,核酸变性降解。
4、在细胞中,还有DNase和RNase,分别使DNA、RNA降解
(一)DNA的分离纯化
1、材料选择和处理
根据分离纯化目的要求,选择合适材料
1)如制备DNA制剂,选含DNA丰富的动物组织
2)从植物中分离纯化DNA,选小麦组织在黑夜中培养3~5天生成黄化苗,以黄化苗为材料,容易破碎,干扰小。
3)从细胞核细胞器中提取DNA,先分离所需的细胞核、细胞器。
2、细胞的破碎
1)动物细胞或植物可采取研磨破碎法,研成匀浆(低温操作)
2)细菌细胞肽聚糖不易破碎其破壁法有:
(1)化学方法:
①去垢剂法:
SDS(十二烷基硫酸钠)
②酶解法:
溶菌酶
SDS作用:
A:
溶解膜蛋白及脂肪B:
溶解核蛋白上的蛋白使核蛋白体解聚(Pro与核酸分开)C:
抑制DNA酶和RNA酶
(2)物理方法:
①冰冻复融法:
②渗透压碎裂法
③超声波震动法
④研磨法
在破碎的细胞中要防止DNAse对DNA的降解,往往在提取过程中加入DNase的抑制剂。
常用的抑制剂有:
EDTA(乙二胺四乙酸钠)、柠檬酸钠(两者都+能螯二价Mg2,降低DNAse的活性),SDS。
3、DNP的分离
在细胞中,DNA与蛋白质形成核蛋白DNP,而DNP又和RNP混杂在一起,根据DNP与RNP在NaCL中的溶解度不同,可以把它们分离
在低浓度(0.14M)NaCL中,RNP的溶解度大于DNP
在高浓度(2M)NaCL中,RNP的溶解度小于DNP
4、蛋白质的去除
1)有机溶剂法:
氯仿异戊醇法(24/1)、苯酚法、苯酚氯仿法(1/1)
2)蛋白水解酶法:
在链霉菌中分离出来的光谱蛋白酶需进口,可用胰蛋白酶代替。
然后用有机溶剂将酶蛋白去掉
5、RNA的去除
1)RNase法,RNA的浓度为50~100μg/ml,37℃
2)琼脂糖凝胶珠层析法
3)电泳法
4)异戊醇法:
DNA+异戊醇→→沉淀
RNA+异戊醇→→溶液
6、多糖的去除
1)材料的处理
动物材料:
使之饥饿,杀死,使糖元含量大大降低
植物材料:
避光保存
种子材料:
置黑暗中
2)化学试剂
(1)十六烷基二甲基溴化胺法(CTAB)
(2)2-甲氧基乙醇法(浓磷酸存在)
经处理后,核酸在上层有机溶剂中,多糖在下层水溶液中。
(二)RNA的分离纯化
1、进行材料的选择和处理
2、细胞破碎
3、分离RNP(核糖核蛋白)在不同NaCL中溶解度不同
4、在分离RNP时,要抑制RNase的活性。
RNase结构稳定,不易分解,而易降解RNA,且RNase较为稳定。
抑制其活性方法:
1)器材必须消毒2)在提取液中加RNA的抑制剂
主要的抑制剂有
1)二乙基焦磷酸,与RNase中的His结合,使酶失活。
2)肝素钠,属多糖物质,与RNase结合可抑制酶的活性。
3)皂土:
结合碱性物质
4)去垢剂,螯和酶活性中心的金属离子,使酶失活。
5、去除蛋白质:
用蛋白酶或有机溶剂去除
6、去除DNA:
用DNase或柱层析