DNA变性与复性
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DNA 变性与复性
一、变性
DNA的三维空间构象即超螺旋结构主要靠一些非共价键如氢键折叠形成，这些非共价键都是键能较低的键，很容易在外来作用的影响下断裂，使双螺旋解开，导致空间结构破坏，使规则的DNA变成不规则的线团，因而发生性质改变，称为DNA变性(denaturation)。变性的DNA为单链。加热接近100℃、改变pH(>10或<3)以及某些化学试剂(如乙酸、尿素和酰胺等)的作用，均可使DNA变性。
如果通过加热使DNA变性，根据DNA变性的程度与温度的关系可绘制熔解曲线。使50％DNA分子发生变性的温度称为变性温度，由于这一现象和结晶的熔解相似，故变性温度又称熔解温度(melting temperature，Tm)。Tm值不是一个固定的数值，它与下列因素有关：
1．DNA的均一性 均一DNA如病毒DNA，解链发生在很窄的Tm值范围，而不均一DNA如动物细胞DNA，其Tm值的范围较宽。
2．DNA分子中(G+C)的含量 一定条件下，DNA的Tm值由(G+C)含量所决定，因G和C之间有三个氢键。所以(G十C)含量较高的DNA的Tm值较高。实验表明，DNA的Tm值的高低与其(G+C)的克分子含量呈直线关系。
3．溶剂的性质 Tm不仅与DNA本身性质有关，而且与溶液的条件，如离子强度、pH及变性剂的浓度等有关。在低离子强度时，Tm值较低，反之则较高，因此DNA制剂不应保存在离子强度过低的溶液中；pH值在5―9范围内，Tm值变化不明显，在高pH值下，碱基可失去形成氢键的能力，当pH值大于儿3时所有氢键均被破坏，DNA完全变性；变性剂可以于扰碱基堆砌力和氢键的形成，因此可降低Tm值，如50％的甲酰胺可使Tm值降低30℃。
二、复性
变性的DNA只要消除变性条件，两条互补链还可以重新结合，恢复原来的双螺旋结构，这一过程称为复性(renaturation)。在DNA热变性后，将温度缓慢降低而使DNA逐渐冷却，并维持在低于Tm值的一定范围内，变性后的单链DNA即可恢复双螺旋结构，因此复性过程又叫作退火。复性后的DNA，其理化性质都能得到恢复。倘若DNA热变性后快速冷却，则不能复性。
DNA的复性速度受到多种因素的影响：
1．温度 温度过高，有利于DNA变性而不利于复性；而温度过低，不利于双键间随机形成的错配氢键的断裂。易造成两条非互补单链间的非特异性结合。复性的适宜温度一般低于Tm值25℃左右。温度过高如接近变性温度，复性则难以进行；温度过低，产生非特异性复性。
2．DNA的浓度 DNA的浓度直接影响到DNA单链间碰撞的几率。DNA浓度越高，复性速度越快。
3．DNA片段的大小 大分子的DNA扩散速度较慢，发现互补的机会少，难以形成正确配对，因此复性较慢。
4．DNA分子的复杂性 DNA总量一定时，基因组越复杂，其中特定序列的拷贝数就越少，互补序列的浓度就越低，因此复性速度越慢，而序列简单的DNA分子复性较快。
5.离子强度 溶液的离子强度较高时，可有效中和DNA双链间的磷酸基团的静电斥力，因此复性速度较快。
