文档介绍：核酸化学
第一节核酸的种类、分布
从1868年瑞士的年青科学家F. Miescher发现核酸起,经过不断的研究证明,核酸(nucleic acid)存在于任何有机体中,包括病毒、细菌、动植物等。核酸是以单核苷酸为基本构成单位的生物高分子。核酸分脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)两大类(种类)。
(分布)DNA主要集中在细胞核内。线粒体、叶绿体也含有DNA。RNA主要分布在细胞质中。DNA是遗传物质,是遗传信息的载体。DNA的相对分子质量一般在106以上。DNA分布在染色体内,是染色体的主要成分。原核生物无细胞核,染色体含有一条高度压缩的DNA。真核细胞含不止一条染色体,每个染色体只含一个DNA分子。各种病毒都是核蛋白,其核酸要么是DNA,要么是RNA,至今未发现两者都含有的病毒。DNA的含量很稳定,在真核细胞中, DNA与染色体的数目多少有平行关系,体细胞(双倍体)DNA含量为生殖细胞(单倍体)DNA含量的两倍。DNA在代谢上也比较稳定,不受营养条件、年龄等因素的影响。DNA是遗传信息的载体,遗传信息的传递是通过DNA的自我复制完成的。
RNA在蛋白质生物合成中起重要作用。动物、植物和微生物细胞内都含有三种主要
的RNA:
(1)核糖体RNA(ribosomel RNA,缩写成rRNA) rRNA含量大,占细胞RNA总量的80%左右,是构成核糖体的骨架。核糖体含有大约40%的蛋白质和60%的RNA,由两个大小不同的亚基组成,是蛋白质生物合成的场所。大肠杆菌核糖体中有三类rRNA(原核细胞):5SrRNA,16SrRNA,23SrRNA。动物细胞核糖体rRNA有四类(真核细胞):5SrRNA,,18SrRNA,28SrRNA。
(2)转运RNA(transfer RNA,缩写成tRNA) tRNA约占细胞RNA的15%。tRNA的相对分子质量较小,在25 000左右,由70~90个核苷酸组成。tRNA在蛋白质的生物合成中具有转运氨基酸的作用。tRNA有许多种,每一种tRNA专门转运一种特定的氨基酸。tRNA除转运氨基酸外,在蛋白质生物合成的起始、DNA的反转录合成及其他代谢调节中都有重要作用。
(3)信使RNA(messenger RNA,缩写成 mRNA) mRNA约占细胞RNA含量的5%。mRNA生物学功能是转录DNA上的遗传信息并指导蛋白质的合成。每一种多肽都有一种特定的mRNA负责编码,因此mRNA的种类很多。
第二节核酸的组成
核酸的基本构成单位是核苷酸(nucleotide)。核苷酸是由核苷和磷酸组成的。而核苷又是由碱基和戊糖组成的。
核酸中的戊糖有两类:D-核糖(D-nbose)和D-2-脱氧核糖(D-2-deoxyribose)。核酸的分类就是根据两种戊糖种类不同而分为RNA和DNA的。
碱基在RNA中主要有四种:腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶,DNA中也有四种碱基,与RNA不同的是胸腺嘧啶代替了尿嘧啶。
表4-1 两种核酸的基本化学组成
核酸的成分
DNA
RNA
嘌呤碱
(purine bases)
腺嘌呤(adenine)—A
鸟嘌呤(guanine)—G
腺嘌呤—A
鸟嘌呤—G
嘧啶碱
(pyrimidine bases)
胞嘧啶(cytosine)—C
胸腺嘧啶(thymine)—T
胞嘧啶—C
尿嘧啶(uracil)—U
戊糖
D-2-脱氧核糖
D-核糖
酸
磷酸
磷酸
一、碱基
核酸中的碱基分两类:嘧啶碱和嘌呤碱。(各碱基的代号要掌握)
。核酸中常见的嘧啶有三类:胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。
。核酸中常见的嘌呤有两类:腺嘌呤和
鸟嘌呤。
,核酸中还有一些含量极少的碱基称为稀有碱基。稀有碱基种类十分多。大多数都是五类基本碱基衍生出的甲基化碱基。tRNA中含有较多的稀有碱基。植物DNA中有相当量的5′-甲基胞嘧啶。在一些大肠杆菌噬菌体中5′—-羟甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。
二、核苷
核苷由戊糖和碱基缩合而成,并以糖苷键相连接。糖环上的C1与嘧啶碱的N1和嘌呤碱的N9相连接。这种糖与碱基之间的连键是N—C键,称为N-C糖苷键。
核苷中的D-核糖与D-2-脱氧核糖均为呋喃型环状结构。糖环中C1是不对称碳原子,所以有α-及β-两种构型。但核酸分子中的糖苷键均为β-糖苷键。核苷的碱基与糖环平面互相垂直。
核苷可分为核糖核苷和脱氧核糖核苷两大类。腺嘌呤核苷、胞嘧啶脱氧核苷的结构如下图(为区别碱基环中的标