核酸與核苷酸的化學組成

2021-01-21 生物100
組成核酸的元素有C、H、O、N、P。與蛋白質比較，核酸在組成上主要有兩個特點：核酸一般不含有S元素；核酸中P含量較多並且恆定，佔9%〜10%。通常情況下通過測定P含量來代表核酸的量。核酸經水解可得到很多核苷酸(nucleotide),核甘酸是核酸的基本單位。核酸就是由很多單核苷酸聚合形成的多聚核苷酸。核苷酸可被水解產生核苷(nucleoside)和磷酸(phosphate),核苷還可再進一步水解，產生戊糖和含氮鹼基，戊糖包括核糖(ribose)和脫氧核糖(deoxyribose)兩類。

1.鹼基

核苷酸中的鹼基(表3-5)都是含氮的雜環化合物，它們分別屬於嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤鹼基(purine)主要是鳥嘌呤(guanine,G)和腺嘌呤(adenine,A),嘧啶鹼基(pyrimidine)主要是胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T)。DNA和RNA都含有鳥嘌呤（G）、腺嘌呤（A）和胞嘧啶（C）；胸腺嘧啶（T） 一般而言只存在於DNA中，不存在於RNA中；而尿嘧啶（U）只存在於RNA中，不存在於DNA中。

2.核苷

戊糖和嘌呤鹼基或嘧啶鹼基以糖苷鍵連接起來稱為核苷。RNA中的核苷以核糖作為糖基組成，稱為核糖核苷。DNA中的糖基為脫氧核糖，因而稱為脫氧核糖核苷。DNA中有腺嘌呤脫氧核苷、鳥嘌呤脫氧核苷、胸腺嘧啶脫氧核苷和胞嘧啶脫氧核苷。在各種核苷中，都是糖基的第1位碳原子（C-1 ）通過鹼基的N原子連接到鹼基上（圖3-3 ）。若鹼基是嘧啶，則所結合的是鹼基的第1位氮原子（N-1）；若鹼基是嘌呤，則所結合的是鹼基的第9位氮原子（N-9）。

3.核苷酸

核苷中戊糖羥基與磷酸以磷酸酯鍵連接的形式連接在一起成為核苷酸。生物體內的核苷酸大多數是核糖或脫氧核糖的C-5上的羥基被磷酸酯化，形成單磷酸核苷。單磷酸核苷進一步被磷酸化，生成二磷酸核苷和三磷酸核苷。以核糖核苷酸為例，除AMP外，還有二磷酸腺苷（adenosine diphosphate, ADP ）和三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP ）兩種形式。核苷酸的二磷酸酯和三磷酸酯多為與核苷酸有關的代謝中間產物或者酶活性和代謝的調節物質，也是生理儲能和提供能量的重要形式。DNA的一級結構：DNA的一級結構是指4種核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP )按照一定的排列順序，通過磷酸二酯鍵連接形成的多核苷酸，由於核苷酸之間的差異僅僅是鹼基順序的不同，又可稱為鹼基順序。核苷酸之間的連接方式：一個核苷酸的5』位磷酸與下一個核苷酸的3'-0H形成3』,5』-磷酸二酯鍵，構成不分支的線性大分子。其中磷酸基和戊糖基構成DNA鏈的骨架，可變部分是鹼基排列順序。核酸是有方向性的分子，通常將DNA的羥基(—OH)末端稱為3』端，而磷酸基團的末端稱為5'端。這兩個末端並不相同，生物學特性也有差異。

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