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核酸( nucleic acid ),是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内,生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸(简称RNA)和脱氧核糖核酸(简称DNA)。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用——其中转运核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。

种类与作用

核酸同蛋白质一样,也是生物大分子。核酸的相对分子质量很大,一般是几十万至几百万。核酸水解后得到许多核苷核酸酸,实验证明,核苷酸是组成核酸的基本单位,即组成核酸分子的单体。一个核苷酸分子是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。

核酸的种类

核酸大分子可分为两类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),在蛋白质的复制和合成中起着储存和传递遗传信息的作用。核酸不仅是基本的遗传物质,而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置,因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。

核酸的应用

核酸在实践应用方面有极重要的作用,现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关[1]。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变,白化病患者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酪氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。70年代以来兴起的遗传工程,使人们可用人工方法改组DNA,从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。

性质

化学性质

酸效应:

在强酸和高温,核酸完全水解为碱基,核糖或脱氧核糖和磷酸。在浓度略稀的的无机酸中,最易水解的化学键被选择 性的断裂,一般为连接嘌呤[2]和核糖的糖苷键,从而产生脱嘌呤核酸。

碱效应

1. DNA:当PH值超出生理范围(pH7~8)时,对DNA结构将产生更为微妙的影响。碱效应使碱基的互变异构态发生变化。这种变化影响到特定碱基间的氢键作用,结果导致DNA双链的解离,称为DNA的变性

2.RNA:PH较高时,同样的变性发生在RNA的螺旋区域中,但通常被RNA的碱性水解所掩盖。这是因为RNA存在的2`-OH 参与到对磷酸脂键中磷酸分子的分子内攻击,从而导致RNA的断裂。

③化学变性:一些化学物质能够使DNA/RNA在中性PH下变性。由堆积的疏水碱基形成的核酸二级结构在能量上的稳定性 被削弱,则核酸变性。

物理性质

黏性:

DNA的高轴比等性质使得其水溶液具有高黏性,很长的DNA分子又易于被机械力或超声波损伤,同时黏度下降。

浮力密度:

可根据DNA的密度对其进行纯化和分析。在高浓度分子质量的盐溶液(CsCl)中,DNA具有与溶液大致相同的密度,将 溶液高速离心,则CsCl趋于沉降于底部,从而建立密度梯度,而DNA最终沉降于其浮力密度相应的位置,形成狭带,这 种技术成为平衡密度梯度离心或等密度梯度离心。

稳定性:

核酸的结构相当稳定,其主要原因有1、碱基对间的氢键2、碱基的堆积作用3、环境中的阳离子

视频

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核酸的种类及分布

参考文献

  1. 核酸的应用,医学教育网,2016-9-21
  2. 嘌呤到底是什么?你知道嘌呤生成的途径有哪些吗?,360个人图书馆,2019-8-1