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生物化学与分子生物学/核酸的化学组成
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{{Hierarchy header}} [[核酸]]是生物体内的[[高分子化合物]],包括[[DNA]]和[[RNA]]两大类。 ==一、元素组成== 组成核酸的元素有C、H、O、N、P等,与[[蛋白质]]比较,其组成上有两个特点:一是核酸一般不含元素S,二是核酸中P元素的含量较多并且恒定,约占9~10%。因此,核酸定量测定的经典方法,是以测定P含量来代表核酸量。 ==二、[[化学]]组成与基本单位== 核酸经水解可得到很多[[核苷酸]],因此核苷酸是核酸的基本单位。核酸就是由很多[[单核苷酸]]聚合形成的多聚核苷酸。核苷酸可被水解产生[[核苷]]和[[磷酸]],核苷还可再进一步水解,产生[[戊糖]]和[[含氮碱基]](图15-1)。 {{图片|grac41vp.jpg|核酸的组成}} 图15-1 核酸的组成 核苷酸中的[[碱基]]均为含氮杂环[[化合物]],它们分别属于嘌呤[[衍生物]]和[[嘧啶]]衍生物。核苷酸中的嘌呤碱(purine)主要是[[鸟嘌呤]](guanine,G)和[[腺嘌呤]](adenine,A),嘧啶碱(pyrimidine)主要是[[胞嘧啶]](cytosine,C)、[[尿嘧啶]](uracil,U)和[[胸腺嘧啶]](thymine,T)。DNA和RNA都含有鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C);胸腺嘧啶(T)一般而言只存在于DNA中,不存在于RNA中;而尿嘧啶(U)只存在于RNA中,不存在于DNA中。它们的化学结构请参见图示。 {{图片|grac47fr.jpg|}} 核酸中五种碱基中的酮基和氨基,均位于碱基[[环中]]氮原子的邻位,可以发生酮式一[[烯醇]]式或氨基亚氨基之间的结构互变。这种[[互变异构]]在[[基因]]的[[突变]]和[[生物]]的进化中具有重要作用。 {{图片|grac4dq0.jpg|}} 有些核酸中还含有修饰碱基(modifiedcomponent),(或稀有碱基,unusual component),这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位[[甲基化]](methylation)或进行其它的[[化学修饰]]而形成的衍生物。一般这些碱基在核酸中的含量稀少,在各种类型核酸中的分布也不均一。DNA中的修饰碱基主要见于[[噬菌体]]DNA,如5-[[甲基胞嘧啶]](m5C),5-羟甲基胞嘧啶hm5C;RNA中以tRNA含修饰碱基最多,如1-甲基腺嘌呤(m1A),2,2一二[[甲基鸟嘌呤]](m22G)和5,6-[[二氢尿嘧啶]](DHU)等。 {{图片|grac44nn.jpg|}} 嘌呤和嘧啶环中含有[[共轭]]双键,对260nm左右波长的紫外光有较强的吸收。碱基的这一特性常被用来对碱基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析。 核酸中的戊糖有[[核糖]](ribose)和脱氧核糖(deoxyribose)两种,分别存在于[[核糖核苷酸]]和脱氧核糖核苷酸中。为了与碱基标号相区别,通常将戊糖的C原子编号都加上“′”,如C1′表示糖的第一位碳原子。 戊糖与嘧啶或嘌呤碱以[[糖苷键]]连接就称为核苷,通常是戊糖的C1′与嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9相连接。 核苷中戊糖的[[羟基]]与磷酸以[[磷酸酯]]键连接而成为核苷酸。生物体内的核苷酸大多数是核糖或脱氧核糖的C5′上羟基被磷酸酯化,形成5′核苷酸。核苷酸在5′进一步磷酸化即生成[[二磷酸]]核苷和三磷酸核苷。以核糖[[腺苷酸]]为例,除AMP外,还有二磷酸[[腺苷]](ADP,adenosine 5′-diphosphate)和[[三磷酸腺苷]]([[ATP]],adenosine 5′-triphosphate)两种形式。核苷酸的二磷酸酯和三磷[[酸酯]]多为核苷酸有关[[代谢]]的中间产物或者[[酶活性]]和代谢的[[调节物]]质,以及作为核苷酸有关代谢的中间产物或者酶活性和代谢的调节物质,以及作为[[生理]]储能和供能的重要形式。 核苷酸还有环化的形式。它们主要是3′,5′-[[环化腺苷酸]](cAMP,adenosine 3′,5′-cyclicmonophosphate)和3′,5′-环化鸟苷酸(cGMP,guanosine 3′,5′-cyclic monophosphate),化学结构如下。环[[化核]]苷酸在细胞内代谢的调节和跨[[细胞膜]]信号中起着十分重要的作用。 {{图片|grac4ad0.jpg|}} 表15-1 核苷酸及相应的核苷、碱基名称中英文对照表 {| class="wikitable" | 核苷酸 | 核苷 | 碱基 |- | 腺苷酸(AMP) | 腺苷 | 腺嘌呤(A) |- | adenosine monophosphate | adenosine | adenine |- | [[脱氧腺苷]]酸(dAMP) | 脱氧腺苷 | |- | deoxydenosine monophosphate | deoxyadenosine | |- | 鸟苷酸(GMP) | 鸟苷 | 鸟嘌呤(G) |- | guanosine monophosphate | guanosine | guanine |- | [[脱氧鸟苷]]酸(dGMP) | 脱氧鸟苷 | |- | deoxyguanosine monophosphate | deoxyguanosine | |- | [[胞苷酸]](CMP) | [[胞苷]] | 胞嘧啶(C) |- | cytidine monophosphate | cytidine | cytosine |- | 胞氧胞苷酸(dCMP) | [[脱氧胞苷]] | |- | deoxycytidine monophosphate | deoxycytidine | |- | [[胸苷酸]](TMP/dTMP) | [[胸苷]] | 胸腺嘧啶(T) |- | thymidine monophate | thymidine | thymine |- | [[尿苷酸]](UMP) | [[尿苷]] | 尿嘧啶(U) |- | uridine monophosphate | uridine | uracil |} {{Hierarchy footer}} {{生物化学与分子生物学图书专题}}
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