分子雜交的概念和基本原理
一、分子雜交的概念:
分子雜交(molecular hybridization)指具有一定同源序列的兩條核酸單鏈(DNA或RNA),在一定條件下按堿基互補配對原則經過退火處理,形成異質雙鏈的過程。
利用這一原理,就可以使用已知序列的單鏈核酸片段作為探針,去查找各種不同來源的基因組DNA分子中的同源基因或同源序列。
二、分子雜交基本原理:
(一)DNA變性 :
DNA變性是指雙螺旋之間氫鍵斷裂,雙螺旋解開,形成單鏈無規則線團,因而發生性質改變(如粘度下降,沉降速度增加,浮力上升,紫外吸收增加等)。
1、DNA變性的方法:
1)加熱;
2)改變DNA溶液的pH;
3)有機溶劑(如乙醇、尿素、甲酰胺及丙酰胺等)等理化因素。
2、增色效應:
DNA在260nm處有最大吸收值,這一特征是由于含有堿基的緣故。在DNA雙螺旋結構模型中堿基藏于內側,變性時由于雙螺旋解開,于是堿基外露,260nm紫外吸收值因而增加,這一現象稱為增色效應(hyperchromic effect)。利用DNA變性后波長260nm處紫外吸收的變化可追蹤變性過程。
3、溶解曲線:
如果升高溫度使DNA變性,以溫度對紫外吸收作圖,可得到一條曲線,稱為溶解曲線。
4、融解溫度:
通常人們把50%DNA分子發生變性的溫度稱為變性溫度(即熔解曲線中點對應的溫度),由于這一現象和結晶的融解相類似,故又稱融點或融解溫度(melting temperature, Tm)。因此Tm是指消光值上升到最大消光值一半時的溫度。
5、影響Tm值的因素:
Tm不是一個固定的數值,它與很多因素有關:
1) 部因素:pH、離子強度。隨著溶劑內離子強度上升,Tm值也隨著增大。
2) 部因素:DNA的堿基比例、DNA的均一性;在相同條件下,DNA內G-C配對含量高,其Tm值也高。
6、DNA中的GC含量與Tm值關系:
Tm = 69.3+0.41 × % (G+C)
對于小于20bp的寡核苷酸,Tm=4(G+C)+2(A+T)
實驗表明DNA分子中(G+C)克分子含量百分比的大小與Tm值的高低呈直線關系。