核酸

  核酸(Nucleic Acid),由数十至数十亿个核苷酸通过磷酸二酯键形成的一类生物大分子。其充当着生物体遗传信息的携带和传递。核酸可以分为脱氧核糖核酸(DNA)以及核糖核酸(RNA)。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。动物、植物、微生物都含有核酸。  核酸在实践应用方面有极重要的作用,现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变,白化病毒者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。70年代以来兴起的遗传工程,使人们可用人工方法改组DNA,从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。

发现

   1869年瑞士科学家J.F.米舍尔从绷带上的脓细胞的细胞核中提取出一种新的含磷有机化合物,称之为“核质”,它实际上是由核酸和蛋白质组成的核蛋白。当时已知的含磷有机化合物只有卵磷脂一种,因此引起了重视。1889年R.阿尔特曼制得不含蛋白质的核酸。并提出“核酸”这一名称。

提取

   核酸在生物体内通常和碱性蛋白质、多胺和金属离子结合。可从已破碎的细胞中用一定浓度的盐溶液抽提核蛋白,然后加盐至饱和,使核酸和蛋白质解离,并使蛋白质沉淀。也可用苯酚、氯仿或去垢剂如硫酸十二酯钠或蛋白水解酶去除蛋白质,除去蛋白质后的溶液可用乙醇将核酸析出。由于生物组织中含有核酸酶,因此提取核酸时,要尽可能减少或抑制核酸酶的活力,才能得到不降解的核酸样品。

类别

   可分为DNA和RNA两大类。前者为染色体的主要成分,存在于真核生物的细胞核、线粒体和叶绿体等细胞器中以及原核生物的类核及质粒中。RNA 则在细胞核和细胞质中都有。病毒和噬菌体的蛋白质外壳内只含有一种核酸,或为DNA,或为RNA。类病毒则全由RNA构成,没有外壳。1983年初有人从艾氏腹水瘤细胞中分离到只含葡萄糖的“核酸”(不含戊糖),这种6碳糖“核酸”是否在生物界广泛存在,其功能如何,均不清楚。

组成

   核苷酸是核酸的组成单位,它由碱基、戊糖和磷酸构成。碱基又可分为嘌呤碱和嘧啶碱两类。核酸中常见的嘌呤碱为腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),DNA和RNA都含有这两类嘌呤碱。嘧啶碱在DNA中为胞嘧啶(c)和胸腺嘧啶(T),在RNA中则为胞嘧啶和尿嘧啶(U)。此外,在DNA和 RNA中还含有少量的带有一种或多种基团的修饰碱基。戊糖在DNA中为D-2-脱氧核糖,在RNA中则为D-核糖。嘌呤或嘧啶和核糖结合生成的化合物叫核苷,和脱氧核糖结合则成脱氧核苷。核苷和磷酸结合成为核苷酸,脱氧核苷和磷酸结合成脱氧核苷酸。核糖内2′-羟基也可以甲基化,这样形成的核苷或核苷酸就叫做修饰核苷或修饰核苷酸。根据磷酸和戊糖上的羟基结合的位置不同,又可分为2′-核苷酸,3′-核苷酸和5′-核苷酸。由于脱氧核糖的2′位碳原子上没有羟基,所以脱氧核苷酸只有3′-脱氧核苷酸和5′-脱氧核苷酸两种。