第一節(jié)　核酸的分子組成

一、核酸的元素組成

核酸的主要組成元素有C、H、O、N、P等，其中磷元素的含量比較接近和恒定，為9%～10%，因此，通過測定生物樣品中P的含量，可大致推算出其核酸的含量。

二、核酸的基本組成單位——核苷酸

核酸水解生成核苷酸，核苷酸是核酸的基本組成單位。核苷酸可進一步水解，直至徹底水解生成戊糖、堿基和磷酸（圖3-1）。

（一）戊糖

戊糖是核苷酸的重要組成成分。DNA中所含的是D-2-脫氧核糖，RNA中所含的是D-核糖（圖3-2）。

（二）堿基

堿基包括嘌呤堿和嘧啶堿兩類（圖3-3）。嘌呤堿有兩種：腺嘌呤（adenine，A）和鳥嘌呤（guanine，G）；嘧啶堿有三種：胞嘧啶（cytosine，C）、尿嘧啶（uracil，U）和胸腺嘧啶（thymine，T）。RNA中主要含有A、G、C和U四種堿基，DNA中主要含有A、G、C和T四種堿基。某些核酸除含上述堿基外，還有微量稀有堿基，如次黃嘌呤、7-甲基鳥嘌呤、5，6-二氫尿嘧啶等，稀有堿基主要存在于RNA中。

（三）核苷

戊糖與堿基通過糖苷鍵連接而成的化合物稱為核苷或脫氧核苷（圖3-4）。糖苷鍵通常是由戊糖分子中第1位碳上的羥基，與嘌呤堿第9位的氮或嘧啶堿第1位的氮上的氫脫水縮合生成。含核糖的核苷稱為核糖核苷，如腺嘌呤核苷（簡稱：腺苷）；含脫氧核糖的核苷稱為脫氧核苷，如胞嘧啶脫氧核苷（簡稱：脫氧胞苷）。

（四）核苷酸

核苷與磷酸通過磷酸酯鍵連接即為核苷酸。戊糖上的游離羥基均可與磷酸結合生成酯鍵，但生物體內(nèi)的核苷酸，主要通過核苷的第5位碳上的羥基與磷酸結合形成酯鍵，稱為5′-核苷酸（或5′-脫氧核苷酸）。常用“NMP”或“dNMP”表示，N表示任意一種堿基。構成RNA的核苷酸主要有AMP、GMP、CMP、UMP；構成DNA的核苷酸主要有dAMP、dGMP、dCMP、dTMP。核苷酸5′位碳進一步磷酸化即生成核苷二磷酸或脫氧核苷二磷酸（NDP或dNDP）和核苷三磷酸或脫氧核苷三磷酸（NTP或dNTP）。

DNA和RNA的分子組成比較見表3-1。

三、體內(nèi)某些重要的游離核苷酸

核苷二磷酸和核苷三磷酸含有高能磷酸鍵，在生物體內(nèi)具有重要的生物學作用。ATP、GTP、CTP、UTP是合成RNA的重要原料；dATP、dGTP、dCTP、dTTP是合成DNA的重要原料。ATP是生物體內(nèi)主要的能量儲存和利用形式，另外GTP、CTP、UTP也可為某些物質合成代謝等過程提供能量。核苷酸還是許多酶的輔助因子的組成成分，如腺苷酸參與構成NAD^＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）、FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）、輔酶A等。此外，核苷酸的衍生物還參與多種物質代謝的調控，如環(huán)腺苷酸（cAMP）和環(huán)鳥苷酸（cGMP）是細胞信號傳導過程中的第二信使（圖3-5）。

四、核酸中核苷酸的連接方式

核酸是由眾多核苷酸聚合而成的多聚核苷酸，相鄰兩個核苷酸通過3′，5′-磷酸二酯鍵連接。多聚核苷酸鏈一端的戊糖上有一個3′位游離的羥基，稱為3′-末端（或3′端），而另一端的戊糖上有一個5′位游離的磷酸基團，稱為5′-末端（或5′端）。由于核苷酸之間的差異主要是堿基的不同，因此堿基順序即代表核苷酸的排列順序。習慣上將5′-末端作為多核苷酸鏈的“頭”，寫在左端；將3′-末端作為“尾”，寫在右端，按5′→3′的方向書寫，從繁到簡如圖3-6所示。

★ 考點提示：核酸的化學組成及核苷酸的連接方式