後植核酸

後植核酸由許多核苷酸聚合而成的生物大分子化合物,為生命的最基本物質之一。最早由米歇爾於1868年在膿細胞中發現和分離出來。核酸廣泛存在於所有動物、植物細胞、微生物內、生物體核心酸常與蛋白質結合形成核蛋白。不同的核酸,其化學組成、核苷酸排列順序等不同。

後植核酸

由許多核苷酸聚合而成的生物大分子化合物,為生命的最基本物質之一。最早由米歇爾於1868年在膿細胞中發現和分離出來。核酸廣泛存在於所有動物、植物細胞、微生物內、生物體核心酸常與蛋白質結合形成核蛋白。不同的核酸,其化學組成、核苷酸排列順序等不同。根據化學組成不同,核酸可分為核糖核酸,簡稱RNA和脫氧核糖核酸,簡稱DNA。DNA是儲存、複製和傳遞遺傳信息的主要物質基礎,RNA在蛋白質牲合成過程中起著重要作用,其中轉移核糖核酸,簡稱tRNA,起著攜帶和轉移活化胺基酸的作用;信使核糖核酸,簡稱mRNA,是合成蛋白質的模板;核糖體的核糖核酸,簡稱rRNA,是細胞合成蛋白質的主要場所。核酸不僅是基本的遺傳物質,而且在蛋白質的生物合成上也占重要位置,因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現象中起決定性的作用。
核酸在實踐套用方面有極重要的作用,現已發現近2000種遺傳性疾病都和DNA結構有關。如人類鐮刀形紅血細胞貧血症是由於患者的血紅蛋白分子中一個胺基酸的遺傳密碼發生了改變,白化病毒者則是DNA分子上缺乏產生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。腫瘤的發生、病毒的感染、射線對機體的作用等都與核酸有關。70年代以來興起的遺傳工程,使人們可用人工方法改組DNA,從而有可能創造出新型的生物品種。如套用遺傳工程方法已能使大腸桿菌產生胰島素、干擾素等珍貴的生化藥物

 核酸是生物體內的高分子化合物。它包括脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)和核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)兩大類。DNA和RNA都是由一個一個核苷酸(nucleotide)頭尾相連而形成的。RNA平均長度大約為2000個核苷酸,而人的DNA卻是很長的,約有3X109個核苷酸。
單個核苷酸是由含氮有機鹼(稱鹼基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分構成的。
鹼基(base):構成核苷酸的鹼基分為嘌呤(purine)和嘧啶>(pyrimi-dine)二類。前者主要指腺嘌呤(adenine,A)和鳥嘌呤(guanine,G),DNA和RNA中均含有這二種鹼基。後者主要指胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)和尿嘧啶(uracil,U),胞嘧啶存在於DNA和RNA中,胸腺嘧啶只存在於DNA中,尿嘧啶則只存在於RNA中。這五種鹼基的結構如圖。
嘌呤環上的N-9或嘧啶環上的N-1是構成核苷酸時與核糖(或脫氧核糖)形成糖苷鍵的位置。
此外,核酸分子中還發現數十種修飾鹼基(themodifiedcomponent),又稱稀有鹼基,(unusualcomponent)。它是指上述五種鹼基環上的某一位置被一些化學基團(如甲基化、甲硫基化等)修飾後的衍生物。一般這些鹼基在核酸中的含量稀少,在各種類型核酸中的分布也不均一。如DNA中的修飾鹼基主要見於噬菌體DNA,RNA中以tRNA含修飾鹼基最多。
戊糖(五碳糖):RNA中的戊糖是D-核糖(即在2號位上連線的是一個羥基),DNA中的戊糖是D-2-脫氧核糖(即在2號位上只連一個H)。D-核糖的C-2所連的羥基脫去氧就是D-2脫氧核糖。
戊糖C-1所連的羥基是與鹼基形成糖苷鍵的基團,糖苷鍵的連線都是β-構型。
核苷(nucleoside):由D-核糖或D-2脫氧核糖與嘌呤或嘧啶通過糖苷鍵連線組成的化合物。核酸中的主要核苷有八種。
核苷酸(nucleotide):核苷酸與磷酸殘基構成的化合物,即核苷的磷酸酯。核苷酸是核酸分子的結構單元。核酸分子中的磷酸酯鍵是在戊糖C-3’和C-5’所連的羥基上形成的,故構成核酸的核苷酸可視為3’-核苷酸或5’-核苷酸。DNA分子中是含有A,G,C,T四種鹼基的脫氧核苷酸;RNA分子中則是含A,G,C,U四種鹼基的核苷酸。
當然核酸分子中的核苷酸都以形式存在,但在細胞內有多種游離的核苷酸,其中包括一磷酸核苷、二磷核苷和三磷酸核苷。

相關知識

核酸(nucleicacid)是重要的生物大分子,它的構件分子是核苷酸(nucleotide)。
天然存在的核酸可分為:
╭脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)
╰核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)
DNA貯存細胞所有的遺傳信息,是物種保持進化和世代繁衍的物質基礎。
RNA中參與蛋白質合成的有三類:
轉移RNA(transferRNA,tRNA)
∣核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)
╰信使RNA(messengerRNA,mRNA)
20世紀末,發現許多新的具有特殊功能的RNA,幾乎涉及細胞功能的各個方面。
核苷酸可分為:
╭核糖核苷酸:是RNA的構件分子
╰脫氧核糖核苷酸:是DNA構件分子。
細胞內還有各種游離的核苷酸和核苷酸衍生物,它們具有重要的生理功能。
核苷酸由:
╭核苷(nucleoside)
╰磷酸(Phosphonic.acid)
核苷由:
╭鹼基(base)
╰戊糖(Pentose)
鹼基(base):
構成核苷酸中的鹼基是含氮雜環化合物,由嘧啶(pyrimidine)和嘌呤(purine)構成。
核酸:
╭嘌呤鹼:
╭腺嘌呤
∣╰鳥嘌呤
╰嘧啶鹼:
╭胞嘧啶
∣胸腺嘧啶
╰尿嘧啶
╭DNA中含有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶,胸腺嘧啶主要存在於DNA中。

╰RNA中含有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶,尿嘧啶主要存在於RNA中。
在某些tRNA分子中也有胸腺嘧啶,少數幾種噬菌體的DNA含尿嘧啶而不是胸腺嘧啶。這五種鹼基受介質pH的影響出現酮式、烯醇式互變異構體。
在DNA和RNA中,尤其是tRNA中還有一些含量甚少的鹼基,稱為稀有鹼基(rarebases)稀有鹼基種類很多,大多數是甲基化鹼基。tRNA中含稀有鹼基高達10%。
戊糖:
核酸中有兩種戊糖DNA中為D-2-脫氧核糖(D-2-deoxyribose),RNA中則為D-核糖(D-ribose)。在核苷酸中,為了與鹼基中的碳原子編號相區別核糖或脫氧核糖中碳原子標以C-1’,C-2’等。脫氧核糖與核糖兩者的差別只在於脫氧核糖中與2’位碳原子連結的不是羥基而是氫,這一差別使DNA在化學上比RNA穩定得多。
核苷:
核苷是戊糖與鹼基之間以糖苷鍵(glycosidicbond)相連線而成。戊糖中C-1’與嘧啶鹼的N-1或者與嘌吟鹼的N9相連線,戊糖與鹼基間的連線鍵是N-C鍵,一般稱為N-糖苷鍵。
RNA中含有稀有鹼基,並且還存在異構化的核苷。如在tRNA和rRNA中含有少量假尿嘧啶核苷(用ψ表示),在它的結構中戊糖的C-1不是與尿嘧啶的N-1相連線,而是與尿嘧啶C-5相連線。
核苷酸:
核苷中的戊糖5’碳原子上羥基被磷酸酯化形成核苷酸。核苷酸分為核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸兩大類。依磷酸基團的多少,有一磷酸核苷、二磷酸核苷、三磷酸核苷。核苷酸在體內除構成核酸外,尚有一些游離核苷酸參與物質代謝、能量代謝與代謝調節,如三磷酸腺苷(ATP)是體內重要能量載體;三磷酸尿苷參與糖原的合成;三磷酸胞苷參與磷脂的合成;環腺苷酸(cAMP)和環鳥苷酸(cGMP)作為第二信使,在信號傳遞過程中起重要作用;核苷酸還參與某些生物活性物質的組成:如尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。

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