第二章　核酸化學(xué)

內(nèi)容概要與學(xué)習(xí)指導(dǎo)——核酸化學(xué)

本章從核酸的功能、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等方面較全面介紹了核酸化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)核酸的分離及應(yīng)用也做了簡單的介紹。重點(diǎn)講述了核酸的組成及結(jié)構(gòu)。

核酸分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）兩大類。RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，多數(shù)以單鏈形式存在；DNA主要存在于細(xì)胞核中，線粒體、葉綠體中也有少量DNA。

單核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位，它由堿基、戊糖、磷酸構(gòu)成。組成DNA的是四種脫氧核糖核苷酸（dNTP，N代表A、T、G、C），組成RNA的是四種核糖核苷酸（NTP，N代表A、U、G、C）。單核苷酸分子通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接起來。

DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由兩條反向平行的雙鏈以堿基配對(duì)形式構(gòu)成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基之間橫向以氫鍵相連，縱向聚合而形成堿基堆積力，氫鍵和堿基堆積力是穩(wěn)定DNA雙螺旋的主要作用力。在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以形成超螺旋結(jié)構(gòu)。RNA主要分為三類，二級(jí)結(jié)構(gòu)常以莖環(huán)的形式出現(xiàn)，tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)是典型的三葉草形結(jié)構(gòu)，含有較多的稀有核苷酸。

核酸具有許多理化性質(zhì)。RNA溶于低濃度的鹽而DNA溶于高濃度的鹽常用于分離DNA和RNA，核酸的變性、復(fù)性已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。在DNA熱變性過程中，其A260nm的增加與解鏈程度成正比，其解鏈溫度與堿基組成有關(guān)。不同來源的核酸之間可以通過同源的或部分同源的堿基之間互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行分子雜交。

學(xué)習(xí)本章時(shí)應(yīng)以功能—組成—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—分離為主線，并注意：

① 學(xué)習(xí)核苷酸結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)先掌握堿基和戊糖的結(jié)構(gòu)，三種小分子的聯(lián)結(jié)方式是重點(diǎn)；

② 學(xué)習(xí)嘌呤和嘧啶堿基的結(jié)構(gòu)要結(jié)合有機(jī)化學(xué)中嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)的基本結(jié)構(gòu)；

③ DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要與蛋白質(zhì)的α螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別和對(duì)比；

④ 核酸的性質(zhì)與功能要以堿基配對(duì)規(guī)律為基礎(chǔ)；

⑤ 認(rèn)識(shí)核酸在生物科學(xué)上的重要性及其實(shí)踐意義。

核酸（nucleic acid）是由核苷酸為基本組成單位的具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的生物信息大分子，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。核酸是動(dòng)物、植物、微生物機(jī)體的重要組成成分，約占細(xì)胞干重的5%～15%。

核酸分為核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）和脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）兩類。絕大多數(shù)生物細(xì)胞中都含有這兩類核酸，DNA主要存在于細(xì)胞核中，線粒體、葉綠體、質(zhì)粒中也有少量DNA。RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，在細(xì)胞核中也有少量的RNA，集中于核仁。病毒中核酸分布與其他生物有所不同，一種病毒只含有一種核酸，只含DNA的病毒稱為DNA病毒，只含RNA的病毒稱為RNA病毒。

核酸的生物學(xué)功能是多種多樣的。它在生物的生長發(fā)育、遺傳變異、細(xì)胞分化等生命活動(dòng)過程中都占有極其重要的地位。DNA是遺傳物質(zhì)，是遺傳信息的載體，儲(chǔ)存遺傳信息并通過復(fù)制將遺傳信息傳給子代，DNA決定細(xì)胞和個(gè)體的基因型。RNA負(fù)責(zé)遺傳信息的表達(dá)，它轉(zhuǎn)錄DNA的遺傳信息，直接參與蛋白質(zhì)的生物合成，將遺傳信息翻譯成各種蛋白質(zhì)，這樣就把DNA上的遺傳信息經(jīng)RNA傳遞到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上。由此可見，生物有機(jī)體具有的種類繁多、功能各異的蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)歸根結(jié)底都是由DNA上所蘊(yùn)藏的遺傳信息控制的。因此核酸具有重要生物學(xué)意義。