第二章　核酸化學

內容概要與學習指導——核酸化學

本章從核酸的功能、組成、結構、性質等方面較全面介紹了核酸化學的基礎知識，對核酸的分離及應用也做了簡單的介紹。重點講述了核酸的組成及結構。

核酸分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）兩大類。RNA主要存在于細胞質中，多數以單鏈形式存在；DNA主要存在于細胞核中，線粒體、葉綠體中也有少量DNA。

單核苷酸是核酸的基本結構單位，它由堿基、戊糖、磷酸構成。組成DNA的是四種脫氧核糖核苷酸（dNTP，N代表A、T、G、C），組成RNA的是四種核糖核苷酸（NTP，N代表A、U、G、C）。單核苷酸分子通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接起來。

DNA的二級結構是由兩條反向平行的雙鏈以堿基配對形式構成的雙螺旋結構，堿基之間橫向以氫鍵相連，縱向聚合而形成堿基堆積力，氫鍵和堿基堆積力是穩定DNA雙螺旋的主要作用力。在二級結構的基礎上，可以形成超螺旋結構。RNA主要分為三類，二級結構常以莖環的形式出現，tRNA的二級結構是典型的三葉草形結構，含有較多的稀有核苷酸。

核酸具有許多理化性質。RNA溶于低濃度的鹽而DNA溶于高濃度的鹽常用于分離DNA和RNA，核酸的變性、復性已廣泛應用于生產實踐中。在DNA熱變性過程中，其A260nm的增加與解鏈程度成正比，其解鏈溫度與堿基組成有關。不同來源的核酸之間可以通過同源的或部分同源的堿基之間互補配對進行分子雜交。

學習本章時應以功能—組成—結構—性質—分離為主線，并注意：

① 學習核苷酸結構時，應先掌握堿基和戊糖的結構，三種小分子的聯結方式是重點；

② 學習嘌呤和嘧啶堿基的結構要結合有機化學中嘌呤環和嘧啶環的基本結構；

③ DNA的二級結構特點要與蛋白質的α螺旋結構進行區別和對比；

④ 核酸的性質與功能要以堿基配對規律為基礎；

⑤ 認識核酸在生物科學上的重要性及其實踐意義。

核酸（nucleic acid）是由核苷酸為基本組成單位的具有復雜三維結構的生物信息大分子，是遺傳的物質基礎。核酸是動物、植物、微生物機體的重要組成成分，約占細胞干重的5%～15%。

核酸分為核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）和脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）兩類。絕大多數生物細胞中都含有這兩類核酸，DNA主要存在于細胞核中，線粒體、葉綠體、質粒中也有少量DNA。RNA主要存在于細胞質中，在細胞核中也有少量的RNA，集中于核仁。病毒中核酸分布與其他生物有所不同，一種病毒只含有一種核酸，只含DNA的病毒稱為DNA病毒，只含RNA的病毒稱為RNA病毒。

核酸的生物學功能是多種多樣的。它在生物的生長發育、遺傳變異、細胞分化等生命活動過程中都占有極其重要的地位。DNA是遺傳物質，是遺傳信息的載體，儲存遺傳信息并通過復制將遺傳信息傳給子代，DNA決定細胞和個體的基因型。RNA負責遺傳信息的表達，它轉錄DNA的遺傳信息，直接參與蛋白質的生物合成，將遺傳信息翻譯成各種蛋白質，這樣就把DNA上的遺傳信息經RNA傳遞到蛋白質結構上。由此可見，生物有機體具有的種類繁多、功能各異的蛋白質，其結構歸根結底都是由DNA上所蘊藏的遺傳信息控制的。因此核酸具有重要生物學意義。