核酸
核酸(英語:)是一种通常位于细胞内的大型生物分子,主要負責生物体遗传信息的携带和传递。核酸有兩大類,分別是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
核酸的单体结构为核苷酸。每一个核苷酸分子由三部分组成:一个五碳糖、一个含氮鹼基和一个磷酸基。如果其五碳糖是去氧核糖則為去氧核糖核苷酸,此單體之聚合物是DNA。如果其五碳糖是核糖則為核糖核苷酸,此單體之聚合物是RNA。核苷酸也被称为核苷酸磷酸盐。
核酸是最重要的生物大分子(其余为胺基酸/蛋白质,醣類/碳水化合物和脂质/脂肪)。它们大量存在于所有生物,功能有编码,传递和表达遗传信息。换句话说,遺傳訊息通过核酸序列被传递。DNA分子含有生物物种的所有遗传信息,为双链分子,其中大多数是链状结构大分子,也有少部分呈环状结构,分子量一般都很大。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达,为单链分子,分子量要比DNA小得多。
核酸存在于所有动植物细胞、微生物和病毒、噬菌体内,是生命的最基本物质之一,对生物的成长、遗传、变异等现象起着重要的决定作用。
研究历史
- 1880年代早期,阿尔布雷希特·科塞尔进一步纯化了该物质,并发现了其具有高酸性特性。
- 1889年,理查德·奥特曼创造了nucleic acid(核酸)一词。
- 20世纪早期,阿尔布雷希特·科塞尔与他的两个学生发现核酸由核苷酸组成[4]。但当时科塞尔错误地认为核酸由4种核苷酸的重复单位构成。[5]
- 1953年,沃森和克里克等人发现了DNA的双螺旋结构。[6]
核酸实验研究构成了现代生物学和医学研究的重要组成部分,形成了基因组和法医学,以及生物技术和制药行业的基础[7][8][9]。
核酸类型
核酸可以分为脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA),以及人工合成的核酸类似物。
脱氧核糖核酸
脱氧核糖核酸(DNA)是由脱氧核糖核苷酸构成的一种核酸。其主要负责生物体遗传信息的携带。组成DNA的碱基有四种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)与胞嘧啶(C)。DNA主要为双链构成的双螺旋结构,但病毒中也有单链DNA[4]。利用体外分子进化技术,也可合成出类似核酶的脱氧核酶[10]。
核糖核酸
核糖核酸(RNA)由核糖核苷酸构成,其功能包括遗传信息的传递与核酶等,而一些病毒使用RNA携带遗传信息。组成RNA的碱基中,尿嘧啶(U)代替了胸腺嘧啶。RNA一般为单链。
項目 | DNA | RNA | 解說 |
---|---|---|---|
組成主幹之糖類分子[11] | 2-去氧核糖和磷酸 | 核糖和磷酸 | |
骨架結構 | 规则的[12]:50双螺旋结构[13] | 单螺旋结构[13] 或茎环结构[4] | 即脱氧核糖核酸由两条脱氧核苷酸链构成,而核糖核酸由一条核糖核苷酸链构成。[12]:49 |
核苷酸數 | 通常上百萬 | 通常數百至數千個 | |
鹼基種類[14][13] | 腺嘌呤(A)··· 胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C)··· 鳥嘌呤(G) | 腺嘌呤(A)··· 尿嘧啶(U) 胞嘧啶(C)··· 鳥嘌呤(G) | 除部分例外,DNA為胸腺嘧啶(5-甲基尿嘧啶),RNA為尿嘧啶,使RNA更易被水解。 |
五碳糖種類[13] | 脫氧核醣 | 核醣 | |
五碳糖連接組成分 | 氫原子 | 羟基 | 在五碳糖的第二個碳原子上連接的組成分不同。 |
存在于(对于真核细胞而言)[13] | 细胞核(少量存在于线粒体、叶绿体) | 细胞质 |
序列
一个DNA或RNA分子和另一个分子的区别主要在于核酸序列。 核酸序列在生物学中非常重要,因为它们带有编码所有生物分子,分子装配体,亚细胞的和细胞的结构,器官,和生物体的最终指令,并直接启用认知,记忆和行为。
参考资料
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- He called them nuclein.
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