(1)DNA堿基比
DNA堿基比[(G+C)mol %],以G+C物質的量分數(mol %)表示:
(G+C)mol %=(G+C)/(A+T+G+C)%
該比值的變化範圍很大,原核生物變化範圍是20—78%,真核生物的變化範圍為30%—60%。
目前已經測定了大量生物的DNA堿基組成,從中可以發現一些帶有規律性的結論:①親緣關係密切而表型又高度相似的微生物應該具有相似的DNA堿基比;不同微生物之間的 DNA堿基比差別很大,則表明它們之間親緣關係疏遠。②DNA 堿基比相同或相似的微生物並不一定表明它們之間的親緣關係就一定相近,這是因為DNA堿基比隻是指DNA中4種堿基的含量,並未反映出堿基在DNA分子中的排列順序。③一般認為,DNA堿基比相差超過5%就不可能是屬於同一個種,DNA堿基比相差超過10%可考慮是不同屬。
DNA堿基比可用化學方法或物理方法測定。由於化學方法比較費時,而且誤差也較大,因此目前比較常用物理方法進行測定,尤其是熱變性溫度法。該法操作比較簡便,重複性較穩定,常被作為首選而采用。該法是用紫外分光光度計測定DNA的熔解溫度(Tm)。它的基本原理是:首先將DNA溶於一定離子強度的溶液中,然後加熱。當溫度升到一定的數值時,兩條核苷酸單鏈之間的氫鍵開始逐漸被打開(DNA開始變性)分離,從而使DNA溶液365紫外吸收明顯增加;當溫度高達一定值時,DNA完全分離成單鏈,此後繼續升溫,DNA溶液的紫外吸收也不再增加。DNA的熱變性過程(即增色效應的出現)是在一個狹窄的溫度範圍內發生的,紫外吸收增加的中點值所對應的溫度稱為該DNA的熱變性溫度或熔解溫度。在DNA 分子中,GC堿基對之間有3個氫鍵,而AT堿基對隻有2個氫鍵。因此,若細菌的DNA分子G+C含量高,其雙鏈的結合就比較牢固,使其分離成單鏈則需較高的溫度。在一定離子濃度和一定pH的鹽溶液中,DNA的Tm值與DNA的G+C含量成正比。因此,隻要用紫外分光光度計測出一種DNA分子的Tm值,就可以計算出該DNA的G+C含量。
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