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bsp; 核酸经核酸酶水解可生成核苷酸（nucleotide）。核苷酸还可以进一步分解成核苷（nucleoside）和磷酸，核苷进一步水解生成碱基（base）和戊糖。所以，核酸的基本结构单位是核苷酸，其组成方式为碱基-戊糖-磷酸。 碱基 碱基包括嘌呤碱和嘧啶碱两类。DNA中的嘧啶为胞嘧啶（cytosine，简写作C）和胸腺嘧啶（thymine，简写作T），嘌呤为腺嘌呤（adenine，简写作A）和鸟嘌呤（guanine，简写作G）。尿嘧啶（Uracil，简写作U）也是一种常见的嘧啶，仅存在于RNA 中。常见碱基的结构及国际统一的标号见表2.2和表2.3。 表2.2 核苷酸的化学组成 DNA RNA 碱基 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 尿嘧啶 U 戊糖 脱氧核糖 核糖 磷酸 磷酸 磷酸 表2.3 扩展的遗传学字母表或IUPAC编码 符 号 含 义 说 明 G G 鸟嘌呤 A A 腺嘌呤 T T 胸腺嘧啶 C C 胞嘧啶 R G or A 嘌呤 Y T or C 嘧啶 M A or C 氨基 K G or T 酮基 S G or C 强氢键(3个氢键) W A or T 弱氢键(2个氢键) H A or C or T 非G B G or T or C 非A V G or C or A 非T(非U) D G or A or T 非C N G or A or T or C 任意碱基 核苷 核酸中的戊糖有两类，即D-核糖或D-2-脱氧核糖，前者存在于RNA 中，后者存在于DNA中。核苷由戊糖和碱基缩合而成，二者通过糖苷键相连。由D-2-脱氧核糖生成的核苷称为脱氧核糖核苷，是DNA 的组成成分。核苷酸 核苷中的戊糖羟基与一分子磷酸缩合形成的酯式化合物称为核苷酸。由脱氧核苷酯化所得的是脱氧核糖核苷酸，它是DNA的基本组成单位。最常见的酯化位置是与五碳糖上C-5相连接的羧基，这样一种化合物称为核苷5-磷酸或称为5-核苷酸。右上角带撇的数码代表五碳糖原子，而不带撇的数码代表嘌呤或嘧啶环上的原子。DNA的结构DNA的一级结构核苷酸相互连接形成长的多核苷酸链。两个核苷酸之间的连接通常是通过磷酸二酯键（phosphodiester bond），该键将一个核苷酸的磷酸基团与另一个核苷酸的脱氧核糖连接。由四种脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNA分子的一级结构。DNA分子中第一个核苷酸的3-羟基与第二个核苷酸的5-磷酸基脱水形成3,5-磷酸二酯键,第二个核苷酸的3-羟基又与第三个核苷酸的磷酸基脱水形成3,5-磷酸二酯键，依此类推，形成线性多聚体。DNA分子中第一个核苷酸的5-磷酸与最末一个核苷酸的3-羟基都未参与形成3,5-磷酸二酯键，故分别称为5-磷酸端(或5-端)和3羟基端(或3-端)。生物的绝大部分遗传信息储存于DNA序列中，核苷酸的不同排列顺序决定了生物的多样化。研究DNA的一级结构有助于了解DNA的生物学功能。DNA的空间结构 由Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型(右图)有以下特征：（1） DNA分子是由两条反向平行的核苷酸链绕着同一中心轴缠绕而成，并形成右手螺旋，其中，磷酸与核糖位于双螺旋外侧，彼此以3,5-磷酸二酯键相连,构成双螺旋的骨架，碱基位于螺旋内侧。（2） 两条多核苷酸链靠碱基间的氢键相连。配对碱基又称互补碱基，形成碱基对(base pair)，A、T配对形成二个氢键，G、C配对形成三个氢键，碱基之间的相互作用足以将两条互补的链结合在一起。两条多核苷酸链彼此称为互补链；（3） 双螺旋平均直径为20 Å，两个平行碱基对之间的距离为3.4 Å,每10个核苷酸沿中心轴旋转一周。虽然DNA分子的两条链互补，但方向不同，是互为反向平行(antiparallel)的，一条链的5-端与互补链的3-端相对应，反之亦然。所以，若一条链的碱基序列是5-ATGCGCTGA-3’，则另一条链将是3-TACGCGACT-5’。细胞内大多数涉及DNA的反应过程都沿5-端到3-端进行的，所以依照惯例，另一条链通常表示为5-TCAGCGCAT-3’。严格地讲，双链DNA分子的两条链之间是反向互补的。位于某个参考点的5-端的序列通常称为该点的“上游”，而在3-端的序列称为“下游”。DNA的-结构是指DNA双螺旋的扭曲，或称为超螺旋（superhelix）。通常，线性DNA形成螺线管式超螺旋。DNA中核苷酸组成规律根据DNA互补的双链结构以及两条链上核苷酸（或碱基）含量相近的事实，可以推导DNA中的核苷酸组成有以下规律：(1) DNA分子中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等（A=T），鸟嘌呤与胞嘧啶的摩尔含量相等（G=C）；(2) 嘌呤与嘧啶的总含量相等（A+G=C+T）；RNA和核糖体RNA和DNA不同，RNA是单链分子。RNA主要有三种，即信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）及转运RNA（tRNA）。mRNA携带由基因转录过来的遗传信息，它指导蛋白质的合成。原核生物的mRNA是多顺反子，含有几个蛋白质的编码序列（Coding sequences），在各顺反子之间，常有一段不编码的间隔区。真核细胞mRNA一般为单顺反子，即只包含一个蛋白质的信息。真核细胞mRNA有两个特点：（1）3’ -端有150~200个腺苷酸（A）的序列，即多聚A，它的作用可能是使mRNA分子穿过核膜进入细胞质；（2）5’ -端是一个甲基化的鸟苷酸，即G帽，它的作用除保护mRNA外，还能使mRNA分子识别核糖体，与核糖体结合，进行蛋白质合成。mRNA的数量占细胞内RNA总量的5%~10%。核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体主要由蛋白质分子和rRNA分子组成，蛋白质和rRNA相互作用，以维持核糖体的三维结构和生物学功能，并作为mRNA的支架，使mRNA分子在其上展开，实现蛋白质的合成。核糖体rRNA在三类RNA中相对分子量最大，同时也是最多的一类RNA，占整个RNA的82%左右。tRNA是单链小分子，无论是在原核细胞中，还是在真核细胞中，tRNA都只含有80个左右的核苷酸。tRNA分子上有特异的反密码子，与mRNA上的密码子碱基有互补关系。tRNA负责将所需要的氨基酸逐个携带进入核糖体，合成肽链。在进行肽链合成时，tRNA 依据mRNA上的指令，依次取氨基酸，将它们携带到核糖体上，这些氨基酸被连接起来，从而形成长链的多肽分子。tRNA既是蛋白质合成的运载工具，也是识别mRNA的解读工具，因此，tRNA至少有两个功能：一是专一性地识别氨基酸，二是识别密码子。每个细胞有20种以上的tRNA，用来与不同的氨基酸结合。tRNA的数量占细胞内RNA总量的5%~10%。 共2页: 上一页 1 [2] 下一页
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