核酸的化學(xué)組成你知道嗎
更新時(shí)間:2022-08-23 瀏覽次數(shù):1267
核酸是生物體內(nèi)的高分子化合物,包括DNA和RNA兩大類(lèi)。
一、元素組成
組成核酸的元素有C、H、O、N、P等,與蛋白質(zhì)比較,其組成上有兩個(gè)特點(diǎn):一是核酸一般不含元素S,二是核酸中P元素的含量較多并且恒定,約占9~10%.因此,核酸定量測(cè)定的經(jīng)典方法,是以測(cè)定P含量來(lái)代表核酸量。
二、化學(xué)組成與基本單位
核酸經(jīng)水解可得到很多核苷酸,因此核苷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(chǎn)生核苷和磷酸,核苷還可再進(jìn)一步水解,產(chǎn)生戊糖和含氮堿基。
核苷酸中的堿基均為含氮雜環(huán)化合物,它們分別屬于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤堿(purine)主要是鳥(niǎo)/嘌呤(guanine,G)和腺嘌呤(adenine,A),嘧啶堿(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(niǎo)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。
核酸中五種堿基中的酮基和氨基,均位于堿基環(huán)中氮原子的鄰位,可以發(fā)生酮式一烯醇式或氨基?亞氨基之間的結(jié)構(gòu)互變。這種互變異構(gòu)在基因的突變和生物的進(jìn)化中具有重要作用。
有些核酸中還含有修飾堿基(modifiedcomponent),(或稀有堿基,unusualcomponent),這些堿基大多是在上述嘌呤或嘧啶堿的不同部位甲基化(methylation)或進(jìn)行其它的化學(xué)修飾而形成的衍生物。一般這些堿基在核酸中的含量稀少,在各種類(lèi)型核酸中的分布也不均一。DNA中的修飾堿基主要見(jiàn)于噬菌體DNA,如5-甲基胞嘧啶(m5C),5-羥甲基胞嘧啶hm5C;RNA中以tRNA含修飾堿基最多,如1-甲基腺嘌呤(m1A),2,2一二甲基鳥(niǎo)嘌/呤(m22G)和5,6-二氫尿/嘧啶(DHU)等。
嘌呤和嘧啶環(huán)中含有共軛雙鍵,對(duì)260nm左右波長(zhǎng)的紫外光有較強(qiáng)的吸收。堿基的這一特性常被用來(lái)對(duì)堿基、核苷、核苷酸和核酸進(jìn)行定性和定量分析。
核酸中的戊糖有核糖(ribose)和脫氧核糖(deoxyribose)兩種,分別存在于核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸中。為了與堿基標(biāo)號(hào)相區(qū)別,通常將戊糖的C原子編號(hào)都加上“′",如C1′表示糖的第1位碳原子。
戊糖與嘧啶或嘌呤堿以糖苷鍵連接就稱(chēng)為核苷,通常是戊糖的C1′與嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9相連接。
核苷中戊糖的羥基與磷酸以磷酸酯鍵連接而成為核苷酸。生物體內(nèi)的核苷酸大多數(shù)是核糖或脫氧核糖的C5′上羥基被磷酸酯化,形成5′核苷酸。核苷酸在5′進(jìn)一步磷酸化即生成二磷酸核苷和三磷酸核苷。以核糖腺苷酸為例,除AMP外,還有二磷酸腺苷(ADP,adenosine5′-diphosphate)和三磷酸腺苷(ATP,adenosine5′-triphosphate)兩種形式。核苷酸的二磷酸酯和三磷酸酯多為核苷酸有關(guān)代謝的中間產(chǎn)物或者酶活性和代謝的調(diào)節(jié)物質(zhì),以及作為核苷酸有關(guān)代謝的中間產(chǎn)物或者酶活性和代謝的調(diào)節(jié)物質(zhì),以及作為生理儲(chǔ)能和供能的重要形式。
核苷酸還有環(huán)化的形式。它們主要是3′,5′-環(huán)化腺苷酸(cAMP,adenosine3′,5′-cyclicmonophosphate)和3′,5′-環(huán)化鳥(niǎo)苷酸(cGMP,guanosine3′,5′-cyclicmonophosphate)。環(huán)化核苷酸在細(xì)胞內(nèi)代謝的調(diào)節(jié)和跨細(xì)胞膜信號(hào)中起著十分重要的作用。
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