核酸的化學組成知識點歸納
天然存在的核酸有兩類,即脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)。DNA分子是生物體的遺傳信息庫,分佈在原核細胞的核區,真核細胞的核和細胞器以及病毒中;RNA分子參與遺傳信息表達的一些過程,主要存在於細胞質。
一、核酸的基本組成單位
核酸是一種多聚核苷酸,用不同的降解法得到其組成單位——核苷酸。而核苷酸又由鹼基、戊糖和磷酸組成。
(一)戊糖
DNA含β—D—2—脱氧核糖,RNA含β—D—核糖。這是核酸分類的依據。核糖中的C記為1'……5'。
(二)鹼基(base)
核酸中的鹼基有兩類:嘌呤鹼和嘧啶鹼。有5種基本的鹼基外,還有一些含量甚少的稀
DNA和RNA中常見的兩種嘌呤鹼是腺嘌呤(adenine,A)、鳥嘌呤(guanine,G)。有鹼基。
而嘧啶鹼有所不同:RNA主要含胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U),DNA主要含胞嘧啶、胸腺嘧啶(thymine,T)。
tRNA中含有較多的稀有鹼基(修飾鹼基),多為甲基化的。
(三)核苷
是鹼基和戊糖生成的糖苷。通過C1'— N9或C1'— N1糖苷鍵連接,用單字符表示,脱氧核苷則在單字符前加d。常見的修飾核苷有:次黃苷或肌苷為I、黃嘌呤核苷X、二氫尿嘧啶核苷D、假尿苷Ψ等。注意符號的意義,如m5dC。
(四)核苷酸
是核苷的磷酸酯。生物體內遊離存在的多是5'— 核苷酸(如pA、pdG等)。常見的核苷酸為AMP、GMA、CMP、UMP。常見的脱氧核苷酸有dAMP、dGMA、dCMP、dTMP。AMP是一些重要輔酶的結構成分(如NAD+、NADP+、FAD等);環化核苷酸(cAMP/cGMP)是細胞功能的調節分子和信號分子。ATP在能量代謝中起重要作用。
核苷酸是兩性電解質,有等電點。核苷酸有互變異構和紫外吸收。(含氧的鹼基有酮式和烯醇式兩種互變異構體,在生理pH條件下主要以酮式存在)
二、核苷酸的連接方式
RNA和DNA鏈都有方向性,從5'→ 3'。前一位核苷酸的'3'— OH與下一位核苷酸的5'位磷酸基之間形成3',5'—磷酸二酯鍵,從而形成一個沒有分支的線性大分子,兩個末端分別稱為5'末端和3'末端。大分子的主鏈由相間排列的戊糖和磷酸構成,而鹼基可看作主鏈上的側鏈基團,主鏈上的磷酸基是酸性的,在細胞pH下帶負電荷;而鹼基有疏水性。
討論:列表説明DNA和RNA在化學組成、分子結構和生物功能方面的主要特點。
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