文档介绍：第三章核酸的结构和功能
核酸(nucleic acid)是重要的生物大分子,它的构件分子是核苷酸(nucleotide),天然存在的核酸可分为脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)两类。DNA贮存细胞所有的遗传信息,是物种保持进化和世代繁衍的物质基础。RNA中参与蛋白质合成的有三类:转移RNA(transfer RNA,tRNA),核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)和信使RNA(messenger RNA,mRNA)。20世纪末,发现许多新的具有特殊功能的RNA,几乎涉及细胞功能的各个方面。
核苷酸
核苷酸可分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两类,核糖核苷酸是RNA的构件分子,而脱氧核糖核苷酸是DNA构件分子。细胞内还有各种游离的核苷酸和核苷酸衍生物,它们具有重要的生理功能。核苷酸由核苷(nucleoside)和磷酸组成。而核苷则由碱基(base)和戊糖构成(图3-1)。
碱基
构成核苷酸中的碱基是含氮杂环化合物,有嘧啶(pyrimidine)和嘌呤(purine)两类。核酸中嘌呤碱主要是腺嘌呤和鸟嘌呤,嘧啶碱主要是胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。DNA和RNA中均含有腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶,而尿嘧啶主要存在于RNA中,胸腺嘧啶主要存在于DNA中。在某些tRNA分子中也有胸腺嘧啶,少数几种噬菌体的DNA含尿嘧啶而不是胸腺嘧啶。这五种碱基受介质pH的影响出现***式、烯醇式互变异构体。
在DNA和RNA中,尤其是tRNA中还有一些含量甚少的碱基,称为稀有碱基(rare bases)稀有碱基种类很多,大多数是***化碱基。tRNA中含稀有碱基高达10%。
戊糖
核酸中有两种戊糖DNA中为D-2-脱氧核糖(D-2-deoxyribose),RNA中则为D-核糖(D-ribose)(图3-5)。在核苷酸中,为了与碱基中的碳原子编号相区别核糖或脱氧核糖中碳原子标以C-1’,C-2’等。脱氧核糖与核糖两者的差别只在于脱氧核糖中与2’位碳原子连结的不是羟基而是氢,这一差别使DNA在化学上比RNA稳定得多。
核苷
核苷是戊糖与碱基之间以糖苷键(glycosidic bond)相连接而成。戊糖中C-1’与嘧啶碱的N-1或者与嘌吟碱的N9相连接,戊糖与碱基间的连接键是N-C键,一般称为N-糖苷键(图3-6)。
RNA中含有稀有碱基,并且还存在异构化的核苷。如在tRNA和rRNA中含有少量假尿嘧啶核苷(用ψ表示),在它的结构中戊糖的C-1不是与尿嘧啶的N-1相连接,而是与尿嘧啶C-5相连接(图3-7)。
四、核苷酸
核苷中的戊糖5’碳原子上羟基被磷酸酯化形成核苷酸。核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。依磷酸基团的多少,有一磷酸核苷、二磷酸核苷、三磷酸核苷。(图3-8)核苷酸在体内除构成核酸外,尚有一些游离核苷酸参与物质代谢、能量代谢与代谢调节,如三磷酸腺苷(ATP)是体内重要能量载体;三磷酸尿苷参与糖原的合成;三磷酸胞苷参与磷脂的合成;环腺苷酸(cAMP)和环鸟苷酸(cGMP)作为第二信使,在信号传递过程中起重要作用;核苷酸还参与某些生物活性物质的组成:如尼克酰***腺嘌呤二核苷酸(NAD+),尼克酰***腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FA