核酸(nucleic acid)
核苷酸單體聚合而成的生物大分子,是生物細胞最基本和最重要的成分。一般認為,生物進化即始于核酸,因為在所有生命物質中只有核酸能夠自我復制。今天已知核酸是生物遺傳信息的貯藏所和傳遞者。一種生物的藍圖就編碼在其核酸分子中。核酸是1869年米歇爾(F.Miescher)在膿液的白細胞中發現的。他當時稱之為核素。阿爾特曼(R.Altmann)于1889年認識其酸性后,定名為核酸。
分類和功能 核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類。這兩類核酸有某些共同的結構特點,但生物功能不同。DNA貯存遺傳信息,在細胞分裂過程中復制,使每個子細胞接受與母細胞結構和信息含量相同的DNA;RNA主要在蛋白質合成中起作用,負責將DNA的遺傳信息轉變成特定蛋白質的氨基酸序列。
組分和結構 核酸的基本結構單元是核苷酸。核苷酸含有含氮堿基、戊糖和磷酸3種組分。堿基與戊糖構成核苷,核苷的磷酸酯為核苷酸。DNA和RNA中的戊糖不同,RNA中的戊糖是D-核糖;DNA不含核糖而含D-2-脫氧核糖(核糖中2位碳原子上的羥基為氫所取代)。核酸就是根據其中戊糖種類來分類的,DNA和RNA的堿基也有所不同。
核酸鏈的每個核苷酸單元的5′磷酸基與其一側毗鄰核苷酸的3′羥基相連,其3′羥基又與另一側毗鄰核苷酸的5′磷酸基相連。這樣,許許多多的核苷酸彼此就用3′、5′磷酸二酯鍵連在一起,構成沒有分支的多核苷酸長鏈。鏈中的戊糖和磷酸相間排列且不斷重復,構成核酸的主鏈,堿基可以看成連接在主鏈上的側鏈。代表核酸特性的是核苷酸的序列,實際上就是堿基序列。所以堿基序列又稱核酸的一級結構。核酸的多核苷酸鏈是有方向性的,其一端為5′端(有或無磷酸基),另一端為3′端(有或無磷酸基)。書寫核酸的一級結構時,習慣上從左到右,從5′到3′,堿基間的小橫也可省略。
可用快速方法測定核酸的堿基序列。已有不少核酸的一級結構已確定。大的如煙草葉綠體DNA含155844個堿基對,小的如tRNA分子,平均含70多個核苷酸殘基。核酸的多核苷酸鏈盤曲折疊成特定的空間結構。對DNA和tRNA的空間結構了解得較多。雙鏈DNA在溶液中的結構基本符合著名的雙螺旋模型。
性質和測定 核酸的分子量為幾萬到幾百萬或更多。可因高溫、極端pH及某些化學試劑的影響發生變性。核酸中的堿基雜環結構在260納米波長區域內吸收紫外光,故可用紫外吸收值的變化定性或定量測定核酸。也可利用戊糖的顏色反應或磷酸含量來測定核酸。
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