核酸结构

DNA 变性与熔解温度(denaturation and melting temperature)

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加热一个拉好拉链的双螺旋,它的两条链就会像在热水里被拉开的拉链一样分开。这种把双链 DNA 解开成两条单链的过程,叫作变性,或者熔解——而它远比听起来温和,因为链本身没有任何东西被破坏。

变性只打断维系两条链的那些弱作用力——配对碱基之间的氢键和横档之间的碱基堆叠——而每条链结实的糖磷酸骨架则完好无损。一半 DNA 已经分开时的温度,就是熔解温度,记作 Tm。Tm 取决于序列:由于一个 G-C 对有三个氢键、一个 A-T 对只有两个,富含 G 和 C 的 DNA 抓得更牢、要在更高温度才熔解。长度和盐浓度也有影响——更长、更咸的 DNA 更稳定。

熔解之所以重要,是因为细胞每次复制或阅读 DNA 时,都会有意地、温和地、局部地这样做,用的是酶(解旋酶)而不是热。而在实验室里,受控地加热和冷却以熔解和重新配对链,是无数方法的引擎,尤其是聚合酶链式反应,那里每一轮循环都从把 DNA 熔解开来起步,好让下一轮复制得以开始。

设计 PCR 引物时,生物学家会算出每条引物的 Tm,好让这一对在相匹配的温度下熔解和退火;富含 GC 的引物需要更高温度才脱离,富含 AT 的则需要更低温度。

熔解拉开了两条链,却从不切断骨架。

DNA 的变性是可逆的、不会损伤它——这跟煎蛋里蛋白质的变性不同。把分开的链慢慢冷却,它们会找回伙伴、重新拉上拉链,这正是为什么熔解能在 PCR 这类方法里被一遍遍使用。

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