第二章　核酸化学

内容概要与学习指导——核酸化学

本章从核酸的功能、组成、结构、性质等方面较全面介绍了核酸化学的基础知识，对核酸的分离及应用也做了简单的介绍。重点讲述了核酸的组成及结构。

核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类。RNA主要存在于细胞质中，多数以单链形式存在；DNA主要存在于细胞核中，线粒体、叶绿体中也有少量DNA。

单核苷酸是核酸的基本结构单位，它由碱基、戊糖、磷酸构成。组成DNA的是四种脱氧核糖核苷酸（dNTP，N代表A、T、G、C），组成RNA的是四种核糖核苷酸（NTP，N代表A、U、G、C）。单核苷酸分子通过3'，5'-磷酸二酯键连接起来。

DNA的二级结构是由两条反向平行的双链以碱基配对形式构成的双螺旋结构，碱基之间横向以氢键相连，纵向聚合而形成碱基堆积力，氢键和碱基堆积力是稳定DNA双螺旋的主要作用力。在二级结构的基础上，可以形成超螺旋结构。RNA主要分为三类，二级结构常以茎环的形式出现，tRNA的二级结构是典型的三叶草形结构，含有较多的稀有核苷酸。

核酸具有许多理化性质。RNA溶于低浓度的盐而DNA溶于高浓度的盐常用于分离DNA和RNA，核酸的变性、复性已广泛应用于生产实践中。在DNA热变性过程中，其A260nm的增加与解链程度成正比，其解链温度与碱基组成有关。不同来源的核酸之间可以通过同源的或部分同源的碱基之间互补配对进行分子杂交。

学习本章时应以功能—组成—结构—性质—分离为主线，并注意：

① 学习核苷酸结构时，应先掌握碱基和戊糖的结构，三种小分子的联结方式是重点；

② 学习嘌呤和嘧啶碱基的结构要结合有机化学中嘌呤环和嘧啶环的基本结构；

③ DNA的二级结构特点要与蛋白质的α螺旋结构进行区别和对比；

④ 核酸的性质与功能要以碱基配对规律为基础；

⑤ 认识核酸在生物科学上的重要性及其实践意义。

核酸（nucleic acid）是由核苷酸为基本组成单位的具有复杂三维结构的生物信息大分子，是遗传的物质基础。核酸是动物、植物、微生物机体的重要组成成分，约占细胞干重的5%～15%。

核酸分为核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）和脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）两类。绝大多数生物细胞中都含有这两类核酸，DNA主要存在于细胞核中，线粒体、叶绿体、质粒中也有少量DNA。RNA主要存在于细胞质中，在细胞核中也有少量的RNA，集中于核仁。病毒中核酸分布与其他生物有所不同，一种病毒只含有一种核酸，只含DNA的病毒称为DNA病毒，只含RNA的病毒称为RNA病毒。

核酸的生物学功能是多种多样的。它在生物的生长发育、遗传变异、细胞分化等生命活动过程中都占有极其重要的地位。DNA是遗传物质，是遗传信息的载体，储存遗传信息并通过复制将遗传信息传给子代，DNA决定细胞和个体的基因型。RNA负责遗传信息的表达，它转录DNA的遗传信息，直接参与蛋白质的生物合成，将遗传信息翻译成各种蛋白质，这样就把DNA上的遗传信息经RNA传递到蛋白质结构上。由此可见，生物有机体具有的种类繁多、功能各异的蛋白质，其结构归根结底都是由DNA上所蕴藏的遗传信息控制的。因此核酸具有重要生物学意义。