核酸

生物學

1 拼音

hé suān

2 英文參考

nucleic acid

3 概述

核酸核苷酸單體聚合而成的生物大分子的一類,是生物細胞最基本和最重要的成分。核酸信息生物大分子,決定蛋白質(屬功能生物大分子)的性質。存在於所有動植物細胞微生物病毒噬菌體內,是生命的最基本物質之一,對生物的生長遺傳變異等現象都起着重要的決定作用

一般認爲,生物進化即始於核酸,因爲在所有生命物質中只有核酸能夠自我複製。今天已知核酸是生物遺傳信息貯藏所和傳遞者。一種生物的藍圖就編碼在其核酸分子中。

核酸最早由瑞士的米歇爾在1869~1874年間作爲白細胞核和精子的成分而發現,當時稱之爲核素。1889年由阿爾特曼改稱爲核酸。其後由柯塞爾分析核酸的組分包括糖、磷酸鹼基。列文指出核酸核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩類。1953年沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結構模型。

核酸是由數十個乃至數百萬個核苷酸經3',5'-磷酸二酯鍵聚合而成的酸性生物大分子分子量可超過2×109。組成核酸單核苷酸序列是核酸的一級結構(或稱“基本結構”)。在此基礎上,多核苷酸經螺旋、捲曲、摺疊等不同方式形成高級結構(即“空間結構”)。

核酸廣泛存在於所有動物、植物細胞微生物內、生物體內核酸常與蛋白質結合形成核蛋白。不同的核酸,其化學組成、核苷酸排列順序等不同。根據化學組成不同,核酸可分爲核糖核酸,簡稱RNA和脫氧核糖核酸,簡稱DNA。

4 核酸分類功能

根據戊糖鹼基的不同,核酸分爲兩大類,即脫氧核糖核酸(簡稱DNA)與核糖核酸(簡稱RNA)。這兩類核酸有某些共同的結構特點,但生物功能不同。DNA是儲存、複製傳遞遺傳信息的主要物質基礎,在細胞分裂過程中複製,使每個子細胞接受與母細胞結構信息含量相同的DNA;RNA主要在蛋白質合成中起作用,負責將DNA的遺傳信息轉變成特定蛋白質氨基酸序列,其中轉移核糖核酸,簡稱tRNA,起着攜帶和轉移活化氨基酸作用信使核糖核酸,簡稱mRNA,是合成蛋白質的模板;核糖體核糖核酸,簡稱rRNA,是細胞合成蛋白質的主要場所。

RNA與DNA的主要區別:

(1)戊糖——DNA是脫氧核糖;RNA是核糖。

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

(3)DNA通常是雙螺旋結構;RNA通常是單鏈,局部可形成雙螺旋結構

5 核酸的組分和結構

核酸的基本結構單元是核苷酸核苷酸含有含氮鹼基戊糖磷酸3種組分。鹼基戊糖構成核苷核苷磷酸酯爲核苷酸。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-脫氧核糖(核糖中2位碳原子上的羥基爲氫所取代)。核酸就是根據其中戊糖種類來分類的,DNA和RNA的鹼基也有所不同。

核酸鏈的每個核苷酸單元的5′磷酸基與其一側毗鄰核苷酸的3′羥基相連,其3′羥基又與另一側毗鄰核苷酸的5′磷酸基相連。這樣,許許多多的核苷酸彼此就用3′、5′磷酸二酯鍵連在一起,構成沒有分支的多核苷酸長鏈。鏈中的戊糖磷酸相間排列且不斷重複,構成核酸的主鏈,鹼基可以看成連接在主鏈上的側鏈。代表核酸特性的是核苷酸的序列,實際上就是鹼基序列。所以鹼基序列又稱核酸的一級結構核酸的多核苷酸鏈是有方向性的,其一端爲5′端(有或無磷酸基),另一端爲3′端(有或無磷酸基)。書寫核酸的一級結構時,習慣上從左到右,從5′到3′,鹼基間的小橫也可省略。

可用快速方法測定核酸鹼基序列。已有不少核酸的一級結構已確定。大的如菸草葉綠體DNA含155844個鹼基對,小的如tRNA分子,平均含70多個核苷酸殘基。核酸的多核苷酸鏈盤曲折疊成特定的空間結構。對DNA和tRNA的空間結構瞭解得較多。雙鏈DNA在溶液中的結構基本符合著名的雙螺旋模型。

6 核酸的性質和測定

核酸分子量爲幾萬到幾百萬或更多。可因高溫、極端pH及某些化學試劑的影響發生變性核酸中的鹼基雜環結構在260納米波長區域內吸收紫外光,故可用紫外吸收值的變化定性或定量測定核酸。也可利用戊糖的顏色反應磷酸含量來測定核酸

7 核酸的應用

核酸分子生物學的重要研究內容,與研究生命的本質、生命起源、物種進化遺傳育種、代謝的調控以及防治疾病等有密切關係,具有重大的理論和實踐意義。近幾十年來,對核酸研究的深度、廣度迅速開拓,對DNA和RNA已有了較全面的瞭解。在此基礎上產生的基因工程,正形成有巨大發展前途的高技術產業,其產品將在醫、農、工、環保和圈防等領域發揮重大作用

核酸在實踐應用方面有極重要的作用,現已發現近2000種遺傳性疾病都和DNA結構有關。如人類鐮刀形紅血細胞貧血症是由於患者血紅蛋白分子中一個氨基酸遺傳密碼發生了改變,白化病毒者則是DNA分子上缺乏產生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。腫瘤發生病毒感染、射線對機體的作用等都與核酸有關。70年代以來興起的遺傳工程,使人們可用人工方法改組DNA,從而有可能創造出新型的生物品種。如應用遺傳工程方法已能使大腸桿菌產生胰島素干擾素等珍貴的生化藥物

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