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核酸本文重定向自 核酸

两个主要的核酸的比较:RNA (左) 和 DNA (右),显示分别的螺旋结构和核碱基

核酸(英语:nucleic acids)是一种通常位于细胞内的大型生物分子,主要负责生物体遗传信息的携带和传递。核酸有两大类,分别是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。

核酸的单体结构为核苷酸。每一个核苷酸分子由三部分组成:一个五碳糖、一个含氮碱基和若干磷酸基。如果其五碳糖是脱氧核糖则为脱氧核糖核苷酸,此单体之聚合物是DNA。如果其五碳糖是核糖则为核糖核苷酸,此单体之聚合物是RNA

核酸是最重要的生物大分子(其余为氨基酸/蛋白质糖类/碳水化合物脂质/脂肪)。它们大量存在于所有生物,功能有编码,传递和表达遗传信息。换句话说,遗传讯息通过核酸序列被传递。DNA分子含有生物物种的所有遗传信息,为双链分子,其中大多数是链状结构大分子,也有少部分呈环状结构,分子量一般都很大。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达,为单链分子,分子量要比DNA小得多。

核酸存在于所有动植物细胞、微生物病毒噬菌体内,是生命的最基本物质之一,对生物的成长遗传变异等现象起着重要的决定作用。

研究历史

瑞士科学家弗雷德里希·米歇尔于1869年发现核酸(DNA)。 之后,他提出它们可参与遗传的想法。
  • 1880年代早期,阿尔布雷希特·科塞尔进一步纯化了该物质,并发现了其具有高酸性特性。
  • 1889年,理查德·奥特曼英语Richard Altmann创造了nucleic acid(核酸)一词。
  • 20世纪早期,阿尔布雷希特·科塞尔与他的两个学生发现核酸由核苷酸组成。但当时科塞尔错误地认为核酸由4种核苷酸的重复单位构成。
  • 1953年,沃森克里克等人发现了DNA的双螺旋结构

核酸实验研究构成了现代生物学医学研究的重要组成部分,形成了基因组法医学,以及生物技术制药行业的基础。

核酸类型

核酸可以分为脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA),以及人工合成的核酸类似物。

脱氧核糖核酸

脱氧核糖核酸(DNA)。

脱氧核糖核酸(DNA)是由脱氧核糖核苷酸构成的一种核酸。其主要负责生物体遗传信息的携带。组成DNA的碱基有四种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)与胞嘧啶(C)。DNA主要为双链构成的双螺旋结构,但病毒中也有单链DNA。利用体外分子进化技术,也可合成出类似核酶的脱氧核酶。

核糖核酸

核糖核酸(RNA)由核糖核苷酸构成,其功能包括遗传信息的传递核酶等,而一些病毒使用RNA携带遗传信息。组成RNA的碱基中,尿嘧啶(U)代替了胸腺嘧啶。RNA一般为单链。


DNA与RNA的比较
项目 DNA RNA 解说
组成主干之糖类分子 2-脱氧核糖磷酸 核糖和磷酸
骨架结构 规则的:50双螺旋结构 单螺旋结构 或茎环结构 即脱氧核糖核酸由两条脱氧核苷酸链构成,而核糖核酸由一条核糖核苷酸链构成。:49
核苷酸 通常上百万 通常数百至数千个
碱基种类 腺嘌呤(A)··· 胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)··· 鸟嘌呤(G)
腺嘌呤(A)··· 尿嘧啶(U)
胞嘧啶(C)··· 鸟嘌呤(G)
除部分例外,DNA为胸腺嘧啶(5-甲基尿嘧啶),RNA为尿嘧啶,使RNA更易被水解。
五碳糖种类 脱氧核糖 核糖
五碳糖连接组成分 氢原子 羟基 五碳糖的第二个原子上连接的组成分不同。
存在于(对于真核细胞而言) 细胞核(少量存在于线粒体叶绿体 细胞质


核酸类似物

除此之外,也可以通过人工合成出核酸类似物英语Nucleic_acid_analogue(Nucleic acid analogues)。如肽核酸锁核酸GNA苏糖核酸等。核酸类似物通过不同的分子骨架而与自然产生的DNA或RNA区分开来。

结构和组成

组成

核酸由核苷酸组成,而核苷酸又是由含氮碱基五碳糖磷酸基构成。

核苷酸的结构及所有常规的碱基

核苷酸

核酸的单体结构为核苷酸。每一个核苷酸分子有三部分组成:一个含氮碱基,一个五碳糖和若干磷酸基。由含氮碱基和五碳糖组成的结构叫做核苷

碱基

含氮碱基是两种母体分子嘌呤嘧啶的衍生物。一般,组成核酸的碱基有五种,分别是:

除了以上五种碱基之外,部分核酸还含有特殊碱基。即稀有碱基。

核苷

核苷是由含氮碱基和戊糖组成的糖苷。核苷加上一个磷酸基就是核苷酸。

结构

核酸的四大结构示意图。

核酸的结构可分为一级结构二级结构三级结构四级结构

一级结构

核酸的链上各核苷酸残基的排列顺序被称作核酸的一级结构,即核酸序列。核酸序列在生物学中非常重要,它们不仅能区分核酸,还带有编码所有生物分子、分子装配体、亚细胞的和细胞的结构器官的信息,和生物体的最终指令。

二级结构

三级结构

四级结构

参见

外部链接


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