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核酸

1 拼音

hé suān

2 英文参考

nucleic acid

3 概述

核酸是核苷酸单体聚合而成的生物大分子的一类,是生物细胞最基本和最重要的成分。核酸为信息性生物大分子,决定蛋白质(属功能性生物大分子)的性质。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,对生物的生长遗传变异等现象都起着重要的决定作用

一般认为,生物进化即始于核酸,因为在所有生命物质中只有核酸能够自我复制。今天已知核酸是生物遗传信息的贮藏所和传递者。一种生物的蓝图就编码在其核酸分子中。

核酸最早由瑞士的米歇尔在1869~1874年间作为白细胞核和精子的成分而发现,当时称之为核素。1889年由阿尔特曼改称为核酸。其后由柯塞尔分析了核酸的组分包括糖、磷酸碱基。列文指出核酸有核糖核酸RNA)和脱氧核糖核酸DNA)两类。1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。

核酸是由数十个乃至数百万个核苷酸经3',5'-磷酸二酯键聚合而成的酸性生物大分子,分子量可超过2×109。组成核酸的单核苷酸序列是核酸的一级结构(或称“基本结构”)。在此基础上,多核苷酸经螺旋、卷曲、折叠等不同方式形成高级结构(即“空间结构”)。

核酸广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物内、生物体内核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸,简称RNA和脱氧核糖核酸,简称DNA。

4 核酸的分类和功能

根据戊糖,碱基的不同,核酸分为两大类,即脱氧核糖核酸(简称DNA)与核糖核酸(简称RNA)。这两类核酸有某些共同的结构特点,但生物功能不同。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础,在细胞分裂过程中复制,使每个子细胞接受与母细胞结构和信息含量相同的DNA;RNA主要在蛋白质合成中起作用,负责将DNA的遗传信息转变成特定蛋白质的氨基酸序列,其中转移核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。

RNA与DNA的主要区别:

(1)戊糖——DNA是脱氧核糖;RNA是核糖。

(2)碱基——DNA是A、T、C、G(不含U);RNA是A、U、C、G(不含T)。

(3)DNA通常是双螺旋结构;RNA通常是单链,局部可形成双螺旋结构。

5 核酸的组分和结构

核酸的基本结构单元是核苷酸。核苷酸含有含氮碱基、戊糖和磷酸3种组分。碱基与戊糖构成核苷,核苷的磷酸酯为核苷酸。DNA和RNA中的戊糖不同,RNA中的戊糖是D-核糖;DNA不含核糖而含D-2-脱氧核糖(核糖中2位碳原子上的羟基为氢所取代)。核酸就是根据其中戊糖种类来分类的,DNA和RNA的碱基也有所不同。

核酸链的每个核苷酸单元的5′磷酸基与其一侧毗邻核苷酸的3′羟基相连,其3′羟基又与另一侧毗邻核苷酸的5′磷酸基相连。这样,许许多多的核苷酸彼此就用3′、5′磷酸二酯键连在一起,构成没有分支的多核苷酸长链。链中的戊糖和磷酸相间排列且不断重复,构成核酸的主链,碱基可以看成连接在主链上的侧链。代表核酸特性的是核苷酸的序列,实际上就是碱基序列。所以碱基序列又称核酸的一级结构。核酸的多核苷酸链是有方向性的,其一端为5′端(有或无磷酸基),另一端为3′端(有或无磷酸基)。书写核酸的一级结构时,习惯上从左到右,从5′到3′,碱基间的小横也可省略。

可用快速方法测定核酸的碱基序列。已有不少核酸的一级结构已确定。大的如烟草叶绿体DNA含155844个碱基对,小的如tRNA分子,平均含70多个核苷酸残基。核酸的多核苷酸链盘曲折叠成特定的空间结构。对DNA和tRNA的空间结构了解得较多。双链DNA在溶液中的结构基本符合著名的双螺旋模型。

6 核酸的性质和测定

核酸的分子量为几万到几百万或更多。可因高温、极端pH及某些化学试剂的影响发生变性。核酸中的碱基杂环结构在260纳米波长区域内吸收紫外光,故可用紫外吸收值的变化定性或定量测定核酸。也可利用戊糖的颜色反应或磷酸含量来测定核酸。

7 核酸的应用

核酸是分子生物学的重要研究内容,与研究生命的本质、生命起源、物种进化、遗传育种、代谢的调控以及防治疾病等有密切关系,具有重大的理论和实践意义。近几十年来,对核酸研究的深度、广度迅速开拓,对DNA和RNA已有了较全面的了解。在此基础上产生的基因工程,正形成有巨大发展前途的高技术产业,其产品将在医、农、工、环保和圈防等领域发挥重大作用。

核酸在实践应用方面有极重要的作用,现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变,白化病毒者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。70年代以来兴起的遗传工程,使人们可用人工方法改组DNA,从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素干扰素等珍贵的生化药物

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