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核酸( nucleic acid ),是由許多核苷酸聚合成的生物大分子化合物,為生命的最基本物質之一。核酸廣泛存在於所有動植物細胞、微生物體內,生物體內的核酸常與蛋白質結合形成核蛋白。不同的核酸,其化學組成、核苷酸排列順序等不同。根據化學組成不同,核酸可分為核糖核酸(簡稱RNA)和脫氧核糖核酸(簡稱DNA)。DNA是儲存、複製和傳遞遺傳信息的主要物質基礎。RNA在蛋白質合成過程中起着重要作用——其中轉運核糖核酸,簡稱tRNA,起着攜帶和轉移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,簡稱mRNA,是合成蛋白質的模板;核糖體的核糖核酸,簡稱rRNA,是細胞合成蛋白質的主要場所。

種類與作用

核酸同蛋白質一樣,也是生物大分子。核酸的相對分子質量很大,一般是幾十萬至幾百萬。核酸水解後得到許多核苷核酸酸,實驗證明,核苷酸是組成核酸的基本單位,即組成核酸分子的單體。一個核苷酸分子是由一分子含氮的鹼基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成的。根據五碳糖的不同可以將核苷酸分為脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。

核酸的種類

核酸大分子可分為兩類:脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),在蛋白質的複製和合成中起着儲存和傳遞遺傳信息的作用。核酸不僅是基本的遺傳物質,而且在蛋白質的生物合成上也占重要位置,因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現象中起決定性的作用。

核酸的應用

核酸在實踐應用方面有極重要的作用,現已發現近2000種遺傳性疾病都和DNA結構有關[1]。如人類鐮刀形紅血細胞貧血症是由於患者的血紅蛋白分子中一個氨基酸的遺傳密碼發生了改變,白化病患者則是DNA分子上缺乏產生促黑色素生成的酪氨酸酶的基因所致。腫瘤的發生、病毒的感染、射線對機體的作用等都與核酸有關。70年代以來興起的遺傳工程,使人們可用人工方法改組DNA,從而有可能創造出新型的生物品種。如應用遺傳工程方法已能使大腸桿菌產生胰島素、干擾素等珍貴的生化藥物。

性質

化學性質

酸效應:

在強酸和高溫,核酸完全水解為鹼基,核糖或脫氧核糖和磷酸。在濃度略稀的的無機酸中,最易水解的化學鍵被選擇 性的斷裂,一般為連接嘌呤[2]和核糖的糖苷鍵,從而產生脫嘌呤核酸。

鹼效應

1. DNA:當PH值超出生理範圍(pH7~8)時,對DNA結構將產生更為微妙的影響。鹼效應使鹼基的互變異構態發生變化。這種變化影響到特定鹼基間的氫鍵作用,結果導致DNA雙鏈的解離,稱為DNA的變性

2.RNA:PH較高時,同樣的變性發生在RNA的螺旋區域中,但通常被RNA的鹼性水解所掩蓋。這是因為RNA存在的2`-OH 參與到對磷酸脂鍵中磷酸分子的分子內攻擊,從而導致RNA的斷裂。

③化學變性:一些化學物質能夠使DNA/RNA在中性PH下變性。由堆積的疏水鹼基形成的核酸二級結構在能量上的穩定性 被削弱,則核酸變性。

物理性質

黏性:

DNA的高軸比等性質使得其水溶液具有高黏性,很長的DNA分子又易於被機械力或超聲波損傷,同時黏度下降。

浮力密度:

可根據DNA的密度對其進行純化和分析。在高濃度分子質量的鹽溶液(CsCl)中,DNA具有與溶液大致相同的密度,將 溶液高速離心,則CsCl趨於沉降於底部,從而建立密度梯度,而DNA最終沉降於其浮力密度相應的位置,形成狹帶,這 種技術成為平衡密度梯度離心或等密度梯度離心。

穩定性:

核酸的結構相當穩定,其主要原因有1、鹼基對間的氫鍵2、鹼基的堆積作用3、環境中的陽離子

視頻

核酸 相關視頻

核酸的相關知識
核酸的種類及分布

參考文獻

  1. 核酸的應用,醫學教育網,2016-9-21
  2. 嘌呤到底是什麼?你知道嘌呤生成的途徑有哪些嗎?,360個人圖書館,2019-8-1