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）。

兩個主要的核酸的比較：RNA (左) 和 DNA (右)，顯示分別的螺旋结构和核鹼基。

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
瑞士科学家弗雷德里希·米歇爾于1869年发现核酸(DNA)。[2] 之后，他提出它们可参与遗传的想法。[3]
  • 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
主条目：脱氧核糖核酸
脱氧核糖核酸（DNA）。

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
主条目：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。


DNA與RNA的比較
項目DNARNA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

核酸类似物

除此之外，也可以通过人工合成出核酸类似物（Nucleic acid analogues）。如肽核酸、锁核酸、GNA、苏糖核酸等。核酸类似物通过不同的分子骨架而与自然产生的DNA或RNA区分开来。

序列
参见：核酸序列、遗传密码和遗传学

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。

结构和组成

组成

核酸由核苷酸组成，而核苷酸又是由含氮碱基、五碳糖和磷酸基构成。

核苷酸的结构及所有常规的碱基。

核苷酸
主条目：核苷酸

核酸的单体结构为核苷酸。每一个核苷酸分子有三部分组成：一个含氮碱基，一个五碳糖和一个磷酸基。由含氮碱基和五碳糖组成的结构叫做核苷。

碱基
主条目：核鹼基

含氮碱基是两种母体分子嘌呤和嘧啶的衍生物。一般，组成核酸的碱基有五种，分别是：

除了以上五种碱基之外，部分核酸还含有特殊碱基。即稀有碱基。

核苷
主条目：核苷

核苷是由含氮碱基和戊糖组成的糖苷[5]。核苷加上一个磷酸基就是核苷酸。

结构
主条目：核酸結構
核酸的四大结构示意图。

核酸的结构可分为一级结构、二级结构、三级结构与四级结构。一级结构即核酸序列。

二级结构
主条目：核酸二级结构

三级结构
主条目：核酸三级结构

四级结构

参考资料
  1. Dahm, R. . Human Genetics. January 2008, 122 (6): 565–81. ISSN 0340-6717. PMID 17901982. doi:10.1007/s00439-007-0433-0.
  2. He called them nuclein.
  3. Bill Bryson, A Short History of Nearly Everything, Broadway Books, 2005, p. 500.
  4. Setubal, João Carlos. Meidanis, João. . . World Pub. Corperation. 2003. ISBN 7-5062-6574-5. OCLC 880306796.
  5. Yang, Jianxiong, 1954-; 杨建雄, 1954-. . Di er ban. Beijing Shi. ISBN 7-03-045212-7. OCLC 950961809.
  6. . What is DNA. Linda Clarks. [6 August 2016].
  7. International Human Genome Sequencing Consortium. (PDF). Nature. 2001, 409 (6822): 860–921. PMID 11237011. doi:10.1038/35057062.
  8. Venter, JC; 等. (PDF). Science. 2001, 291 (5507): 1304–1351. Bibcode:2001Sci...291.1304V. PMID 11181995. doi:10.1126/science.1058040.
  9. Budowle B, van Daal A. . BioTechniques. April 2009, 46 (5): 339–40, 342–50. PMID 19480629. doi:10.2144/000113136.
  10. 俞海国; 赵晓东; 等. . 国外医学：分子生物学分册. 2002, 24 (3): 155–157.
  11. Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) Biochemistry. W. H. Freeman and Company ISBN 0-7167-4955-6
  12. 薛金星. . 陕西人民教育出版社. ISBN 9787545015751.
  13. 人民教育出版社. . ISBN 9787107176708.
  14. . 國立科學工藝博物館.

参见

外部链接
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