核酸結構

DNA 變性與熔解溫度(denaturation and melting temperature)

/ dee-NAY-chur-AY-shun /

加熱一個拉好拉鍊的雙螺旋,它的兩條鏈就會像在熱水裡被拉開的拉鍊一樣分開。這種把雙鏈 DNA 解開成兩條單鏈的過程,叫作變性,或者熔解——而它遠比聽起來溫和,因為鏈本身沒有任何東西被破壞。

變性只打斷維繫兩條鏈的那些弱作用力——配對鹼基之間的氫鍵和橫檔之間的鹼基堆疊——而每條鏈結實的糖磷酸骨架則完好無損。一半 DNA 已經分開時的溫度,就是熔解溫度,記作 Tm。Tm 取決於序列:由於一個 G-C 對有三個氫鍵、一個 A-T 對只有兩個,富含 G 和 C 的 DNA 抓得更牢、要在更高溫度才熔解。長度和鹽濃度也有影響——更長、更鹹的 DNA 更穩定。

熔解之所以重要,是因為細胞每次複製或閱讀 DNA 時,都會有意地、溫和地、局部地這樣做,用的是酶(解旋酶)而不是熱。而在實驗室裡,受控地加熱和冷卻以熔解和重新配對鏈,是無數方法的引擎,尤其是聚合酶鏈式反應,那裡每一輪循環都從把 DNA 熔解開來起步,好讓下一輪複製得以開始。

設計 PCR 引物時,生物學家會算出每條引物的 Tm,好讓這一對在相匹配的溫度下熔解和退火;富含 GC 的引物需要更高溫度才脫離,富含 AT 的則需要更低溫度。

熔解拉開了兩條鏈,卻從不切斷骨架。

DNA 的變性是可逆的、不會損傷它——這跟煎蛋裡蛋白質的變性不同。把分開的鏈慢慢冷卻,它們會找回夥伴、重新拉上拉鍊,這正是為什麼熔解能在 PCR 這類方法裡被一遍遍使用。

又稱
DNA meltingstrand separationTm变性熔解温度變性熔解溫度