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第五章 核酸化学 第一节 核 酸的种类、分布与化学组成 一、核酸的种类和分布 1种类 从1868年瑞士的年青科学家F. Miescher发现核酸起，经过不断的研究证明，核酸(nucleic acid)存在于任何有机体中，包括病毒、细菌、动植物等。核酸是生物高分子，它的基本构成单位是单核苷酸。核酸分脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）两大类。 2分布 DNA主要集中在细胞核内。线粒体、叶绿体也含有DNA。RNA主要分布在细胞质中。DNA是遗传物质，是遗传信息的载体。DNA的相对分子质量一般在106以上。DNA分布在染色体内，是染色体的主要成分。原核生物无细胞核，染色体含有一条高度压缩的DNA。真核细胞含不止一条染色体，每个染色体只含一个DNA分子。各种病毒都是核蛋白，其核酸要么是DNA，要么是RNA，至今未发现两者都含有的病毒。特点：DNA的含量很稳定，在真核细胞中， DNA与染色体的数目多少有平行关系，体细胞（双倍体）DNA含量为生殖细胞（单倍体）DNA含量的两倍。DNA在代谢上也比较稳定，不受营养条件、年龄等因素的影响。 二、核酸的化学组成 核酸的基本构成单位是核苷酸（nucleotide）。核苷酸是由核苷和磷酸组成的。而核苷又是由碱基和戊糖组成的。 核酸中的戊糖有两类：D-核糖（D-nbose）和D-2-脱氧核糖（D-2-deoxyribose）。核酸的分类就是根据两种戊糖种类不同而分为RNA和DNA的。 碱基在RNA中主要有四种：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶，DNA中也有四种碱基，与RNA不同的是胸腺嘧啶代替了尿嘧啶。 表4-1 两种核酸的基本化学组成 核酸的成分 DNA RNA 嘌呤碱 (purine bases) 腺嘌呤(adenine) 鸟嘌呤(guanine) 腺嘌呤 鸟嘌呤 嘧啶碱 (pyrimidine bases) 胞嘧啶(cytosine) 胸腺嘧啶(thymine) 胞嘧啶 尿嘧啶(uracil) 戊 糖 D-2-脱氧核糖 D-核糖 酸 磷 酸 磷 酸 （一、）碱基 核酸中的碱基分两类：嘧啶碱和嘌呤碱。 嘧啶碱 嘧啶碱是母体化合物嘧啶的衍生物。核酸中常见的嘧啶有三类：胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。植物DNA中有相当量的5′-甲基胞嘧啶。在一些大肠杆菌噬菌体中5′-羟甲基胞嘧啶代替了胞嘧啶。 嘌呤碱 嘌呤碱是母体化合物嘌呤的衍生物。核酸中常见的嘌呤有两类：腺嘌呤和 鸟嘌呤。 稀有碱基 除以上五类基本的碱基外，核酸中还有一些含量极少的碱基称为稀有碱基。稀有碱基种类十分多。大多数都是五类基本碱基衍生出的甲基化碱基。tRNA中含有较多的稀有碱基。 （ 二、）核苷 核苷由戊糖和碱基缩合而成，并以糖苷键相连接。糖环上的C1与嘧啶碱的N1和嘌呤碱的N9相连接。这种糖与碱基之间的连键是N—C键，称为N-糖苷键。 核苷中的D-核糖与D-2-脱氧核糖均为呋喃型环状结构。糖环中C1是不对称碳原子，所以有α-及β-两种构型。但核酸分子中的糖苷键均为β-糖苷键。核苷的碱基与糖环平面互相垂直。 核苷可分为核糖核苷和脱氧核糖核苷两大类。腺嘌呤核苷、胞嘧啶脱氧核苷的结构如下图（为区别碱基环中的标号，糖环中的碳原子标号用1′，2′，……表示）： （三、）核苷酸 核苷酸是核苷的磷酸脂。核苷酸可分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。下面为两种核苷酸的结构式。 生物体内存在的游离核苷酸多是5′-核苷酸。用碱水解RNA时，可得到 2′-核苷酸与3′-核苷酸的混合物。常见的核苷酸列于表4-2。 三、细胞内的游离核苷酸及其衍生物 在生物体内以游离形式存在的单核苷酸为核苷-5′-磷酸酯。有一些单核苷酸的衍生物在生物体的能量代谢中起着重要作用。 腺苷一磷酸（AMP或腺苷酸）与1分子磷酸结合成腺苷二磷酸（ADP），腺苷二磷酸再与1分子磷酸结合成腺苷三磷酸（ATP）。 表4-2 常见的核苷酸 碱基 核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸 腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶 腺嘌呤核苷酸(adenosine monophosphate.) 鸟嘌呤核苷酸(guanosine monophosphate,GMP) 胞嘧啶核苷酸(cytidine monophosphate, GMP) 尿嘧啶核苷酸(uridine monophosphate, UMP) 脱氧腺嘌呤核苷酸 (deoxyadenosine monophosphate,dAMP) 脱氧鸟嘌呤核苷酸