文档介绍：第三章核酸
核酸核酸是生物遗传信息的载体,分脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类,所有的细胞
都同时含有这两类核酸。DNA 主要集中在细胞核内,占细胞干重的 5~15%,但线粒体、叶绿体中也有
少量 DNA。RNA 主要分布于细胞质中。但是,对于病毒来说,要么只含 DNA,要么只含 RNA。所以
可按照所含核酸的类型,将病毒分为 DNA 病毒与 RNA 病毒两大类。
核酸的生物功能核酸的生物功能主要是遗传的物质基础,某些小分子核酸具有酶的功能。
第一节核苷酸
核酸是一种多聚核苷酸,它的基本结构单位是核苷酸。核苷酸又由碱基(嘌呤碱与嘧啶碱)、戊糖和
磷酸组成。
核酸中的戊糖有两类:D-核糖和 D-2-脱氧核糖。根据核酸中所含戊糖的种类不同,可将核酸分为两
大类:核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。两类核酸的基本化学组成见表 3-1。
表 3-1 两类核酸的基本化学组成
基本化学组成 DNA RNA
腺嘌呤腺嘌呤
嘌呤碱
鸟嘌呤鸟嘌呤
胞嘧啶胞嘧啶
嘧啶碱
胸腺嘧啶尿嘧啶
戊糖 D-2-脱氧核糖 D-核糖
酸磷酸磷酸
一、核苷酸的结构
(一)碱基
核酸中的碱基分两类:嘧啶碱和嘌呤碱。
1、嘧啶碱嘧啶碱是母体化合物嘧啶的衍生物。核酸中常见的嘧啶碱有三类:胞嘧啶、尿嘧啶及
胸腺嘧啶。其中 DNA 与 RNA 两类核酸都含有胞嘧啶,胸腺嘧啶则只含于 DNA 中,但某些 tRNA 中也
发现有极少量的胸腺嘧啶核糖核苷酸,尿嘧啶则只含于 RNA 中。植物组织的 DNA 中还有相当数量的
5-甲基胞嘧啶。一些大肠杆菌噬菌体核酸中,不含胞嘧啶,而由 5-羟甲基胞嘧啶所代替。
59
NH2 O
N 4 N HN
3 5
2
1 6
N O N O N
H H
嘧啶胞嘧啶尿嘧啶
O NH2 NH2
HN CH3 N CH3 N CH2OH
O N O N O N
H H H
胸腺嘧啶 5-甲基胞嘧啶 5-羟甲基胞嘧啶
2、嘌呤碱核酸中常见的嘌呤碱有两类:腺嘌呤及鸟嘌呤。嘌呤碱是由母体化合物嘌呤衍生而来
的。
NH2 O
5
6 N N N
N1 7 N HN
2 8
3 9
N 4 N N N N
H H H2N N H
嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤
天然存在的重要嘌呤碱还有次黄嘌呤、黄嘌呤、尿酸、茶叶碱、可可碱、咖啡碱。次黄嘌呤、尿酸
是嘌呤核苷酸代谢的产物。茶叶碱、可可碱及咖啡碱分别含于茶叶、可可及咖啡中,它们都是黄嘌呤的
甲基化衍生物,都有增强心脏活动的功能,其生物活性依甲基化程度而提高。
这些嘌呤类物质的结构如下:
O O O
HN N HN N HN NH
N N O N N O N N O
H H H H H
次黄嘌呤黄嘌呤尿酸
O O O
CH3 CH3
H3CHN N NN H3C N N
O N N O N N O N N
H
CH3 CH3 CH3
茶叶碱可可碱咖啡碱
此外,一些植物激素,如玉米素(N-异戊烯腺嘌呤)、激动素(N-呋喃甲基腺嘌呤)等也是嘌呤类的衍
生物。
3、稀有碱基除了表 3-1 中所列五类基本的碱基外,核酸中还有一些含量甚少的碱基,统称为稀
有碱基。稀有碱基的种类极多,大多数都是甲基化碱基。大分子核酸中的碱基甲基化的过程发生于核酸
大分子生物合成以后,是生物细胞识别自体核酸与外源核酸的一种标识,具有抗内源核酸酶水解的作用,
它对核酸的生物学功能具有极其重要的意义。核酸中甲基化碱基的含量一般不超过碱基总量的 5%。但
60
tRNA 中甲基化碱基可高达 10%。
(二)核苷
核苷是一种糖苷,由戊糖和碱基缩合而成。糖与碱基之间以糖苷键相连接。
核苷中的D-核糖及D-2-脱氧核糖均为呋喃型环状结构。糖环中的C 1是不对称原子,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。
tRNA中含有少量假尿嘧啶核苷(用符号ψ表示),它的结构很特殊,它的核糖不是与尿嘧啶的N 1相
连接,而是与嘧啶环的C 5相连接。
(三)核苷酸
核苷中的戊糖羟基被磷酸酯化形成核苷酸。
NH2
- N O N NH
O N 2
9
O PCO HO HOCH2 O N 1
2 N N
H H H H
O
H H H H
O H
OH OH
O P O
O-
5'-腺嘌呤核苷酸 3'-胞嘧啶脱氧核苷酸
( )
(AMP) 3'-dCMP