學習紫外分光光度法測定核酸含量的原理和操作方法,熟悉紫外分光光度計的基本原理和使用方法。
二、原理
核酸、核苷酸及其衍生物的分子結構中的嘌呤、嘧啶堿基具有共軛雙健系統(-C=C一C=C 一),能夠強烈吸收250~280nm 波長的紫外光。核酸(DNA,RNA)的zui大紫外吸收值在260nm 處。遵照Lambert-Beer 定律,可以從紫外光吸收值的變化來測定核酸物質的含量。
在不同pH 溶液中嘌呤、嘧啶堿基互變異構的情況不同,紫外吸收光也隨之表現出明顯的差異,它們的摩爾消光系數也隨之不同。所以,在測定核酸物質時均應在固定的pH溶液中進行。
核酸的摩爾消光系數(或吸收系數),通常以ε(ρ)來表示,即每升含有一摩爾核酸磷的溶液在260nm 波長處的消光值(即光密度,或稱為光吸收)。核酸的摩爾消光系數不是一個常數,而是依賴于材料的前處理、溶液的pH 和離子強度發生變化。它們的經典數值(pH = 7.0)如下:
DNA 的ε(ρ)= 6 000 ~ 8 000
RNA 的ε(ρ)= 7 000 ~ 10 000
小牛胸腺DNA 鈉鹽溶液(pH = 7.0)的ε(ρ)= 6 600,DNA 的含磷量為9.2%,含1μg/mL DNA 鈉鹽的溶液光密度為0.020。RNA 溶液(pH = 7.0)的ε(ρ)= 7 700~7 800,RNA 的含磷量為9.5%,含1μg /mL RNA 溶液的光密度為0.022~0.024。采用紫外分光光度法測定核酸含量時,通常規定:在260nm 波長下,濃度為1μg/mL 的 DNA 溶液其光密度為0.020,而濃度為1μg/mL 的RNA 溶液其光密度為0.024。因此,測定未知濃度的DNA
(RNA)溶液的光密度OD260nm,即可計算測出其中核酸的含量。該法簡單、快速、靈敏度高,如核酸3μg/mL 的含量即可測出。對于含有微量蛋白質和核苷酸等吸收紫外光物質的核酸樣品,測定誤差較小,若樣品內混雜有大量的上述吸收紫外光物質,測定誤差較大,應設法事先除去。
由于降解或水解作用,核酸的光密度可以增高約40%,這就是*的增色效應(hyperchromic effect)。在大分子的核酸中,氫鍵和π-鍵相互作用改變了堿基的共振行為。因此,核酸的光密度低于構成它的核苷酸的光密度,該現象稱為減色效應(hypochromic effect)。
三、實驗材料、主要儀器和試劑
1.試材:核酸樣品DNA 或RNA。
2. 主要儀器
(1)分析天平
(2)紫外分光光度計
(3)冰浴或冰箱
(4)離心機
(5)離心管(10mL)
(6)燒杯(10mL)
(7)容量瓶(50mL、100mL)
(8)移液管(0.5ml、2mL 和5mL)
(9)藥品勺和玻璃棒
(10)試管和試管架。
3.試劑
(1)5%~6%氨水:用25%~30%氨水稀釋5 倍。
(2)鉬酸銨-過氯酸試劑:取3.6mL70%過氯酸和0.25g 鉬酸銨溶于96.4mL 蒸餾水中。
四、操作步驟
1.核酸樣品純度的測定
(1)準確稱取待測的核酸樣品0.5g,加少量蒸餾水(或無離子水)調成糊狀,再加適量的水,用5%~6%氨水調至pH7,定容至50mL。
(2)取兩支離心管,甲管內加入2mL 樣品溶液和2mL 蒸餾水;乙管內加入2mL 樣品溶液和2mL 沉淀劑(沉淀除去大分子核酸,作為對照)。混勻,在冰浴(或冰箱)中放置30min,3 000r/min 離心10min。從甲、乙兩管中分別取0.5mL 上清液,用蒸餾水定容至50mL。選用光程為1cm 的石英比色杯,在260nm 波長下測其光密度。
(3)計算
紫外吸收法測定核酸的含量
如果待測的核酸樣品不含酸溶性核苷酸或可透析的低聚多核苷酸,則可將樣品配制成一定濃度的溶液(20~50μg/mL)在紫外分光光度計上直接測定。
2.核酸溶液含量的測定
當待測的核酸樣品中含有酸溶性核苷酸或可透析的低聚多核苷酸,在測定時需要加鉬酸銨-過氯酸沉淀劑,沉淀除去大分子核酸,測定上清液260 nm 處光密度作為對照。
(1)取2 支離心管,每管各加入2mL 待測的核酸溶液,再向甲管內加2mL 蒸餾水,向乙管內加2mL 沉淀劑。混勻,在冰浴(或冰箱)中放置10min,3 000r/min 離心10min。將甲、乙兩管清液分別稀釋至光密度在0.1~1.0 之間。選用光程為1cm 的石英比色杯,在260nm 波長下測其光密度OD260nm。
(2)計算
紫外吸收法測定核酸的含量
五、思考題
1.采用紫外光吸收法測定樣品的核酸含量,有何優點及缺點?
2.若樣品中含有核苷酸類雜質,應如何校正?