核酸
核酸 (Nucleic acids) 是一类生物大分子化合物,是构成生命的最基本物质之一。核酸存在于所有生命中,包括动植物细胞、细菌、古菌、真核生物线粒体和叶绿体、病毒以及类病毒。
核酸是生物的最基本组成物质和生物学研究的基础物质,针对核酸的实验研究是现代生物学和医学的重要部分,同时其也是基因组学、生物工程技术以及制药工业的基础。
核酸的基本结构
核苷酸是组成核酸的基本单位,即组成核酸分子的单体,核酸由许多核苷酸分子聚合而成。
核酸的组成结构
一个核苷酸分子由一分子含氮的碱基、一分子戊糖和一分子磷酸组成。构成核苷酸的碱基分为嘌呤和嘧啶两类,前者主要指腺嘌呤 (A) 和鸟嘌呤 (G),后者主要指胞嘧啶 (C)、胸腺嘧啶 (T) 和尿嘧啶 (U)。
嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1是构成核苷酸时与戊糖形成糖苷键的位置,其与戊糖环C-1位置所连的羟基形成糖苷键,一分子碱基和一分子戊糖组成的物质称为核苷。核苷通过戊糖环的C-3或C-5位置与磷酸基团相连,故构成核酸的核苷酸可分别视为3'-核苷酸或5'-核苷酸。
核酸是由众多核苷酸聚合而成的多聚核苷酸,相邻两个核苷酸之间的连接键即3',5'-磷酸二酯键,这种链接可理解为核苷酸糖基上的C-3位羟基与相邻5'-核苷酸的磷酸残基之间,或者核苷酸糖基上C-5位的羟基与相邻3'核苷酸的磷酸残基之间形成的两个酯键,多个核苷酸残基以这种方式连接而成的分子就是核酸。
核酸的分类
根据化学组成不同,核酸可分为两种,脱氧核糖核酸 (DNA) 和核糖核酸 (RNA)。所有活细胞中均同时含有DNA和RNA,而病毒大多数情况下只含有DNA或RNA的一种。
DNA和RNA的区别:
DNA中的戊糖为脱氧核糖,RNA为核糖,核糖在戊糖环的C-2位点含有一个羟基,脱氧核糖没有,这个羟基使得RNA更不稳定,更容易被水解;通常情况下DNA是双链而RNA是单链,也有一些特殊情况,比如某些病毒的基因组是双链RNA,也有些病毒的基因组为单链DNA;在DNA中与A互补的碱基是T,而RNA中为U;RNA具有多种生物学功能,根据其功能不同可以分为tRNA、rRNA、mRNA、sRNA、miRNA等;DNA的双链结构包括线性双链DNA和环状双链DNA;RNA虽然是单链,但是其可以形成链内的部分双链结