核酸是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的总称,是由许多核苷酸单体聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。
核酸是一类生物聚合物,是所有已知生命形式必不可少的组成物质,是所有生物分子中最重要的物质,广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内。
核酸由核苷酸组成,而核苷酸单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基组成。如果五碳糖是核糖,则形成的聚合物是RNA;如果五碳糖是脱氧核糖,则形成的聚合物是DNA。
种类
核苷酸是组成核酸的基本单位,即组成核酸分子的单体。一个核苷酸分子是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同可以将核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。
核酸 |
DNA |
RNA |
名称 |
脱氧核糖核酸 |
核糖核酸 |
结构 |
规则的双螺旋结构 |
通常呈单链结构 |
基本单位 |
脱氧核糖核苷酸 |
核糖核苷酸 |
五碳糖 |
脱氧核糖 |
核糖 |
含氮碱基 |
A(腺嘌呤) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) T(胸腺嘧啶) |
A(腺嘌呤) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) U(尿嘧啶) |
分布 |
主要存在于细胞核,少量存在于线粒体和叶绿体 |
主要存在于细胞质 |
功能 |
携带遗传信息,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用 |
作为遗传物质:只在RNA病毒中;不作为遗传物质:在DNA控制蛋白质合成过程中起作用。mRNA是蛋白质是合成的直接模板、tRNA能携带特定氨基酸、rRNA是核糖体的组成成分;催化作用:酶的一种 |
核酸类似物
核酸类似物是与天然存在的RNA和DNA类似(结构相似)的化合物,用于医学和分子生物学研究。核酸类似物在组成核酸的核苷酸分子以及组成核苷酸的碱基、五碳糖和磷酸基团的分子间发生了改变 。通常,这些改变使得核酸类似物种的碱基配对和碱基堆积性质发生了改变。比如通用碱基可与所有四个经典碱基配对,又比如磷酸-糖骨架类似物(如PNA)甚至可形成三重螺旋 。核酸类似物也称为异种核苷酸,代表了异种生物学的主要支柱之一,即基于替代生物化学的新生自然形式的生命设计。
核酸类似物包括肽核酸(PNA),吗啉代和锁核酸(LNA)以及乙二醇核酸(GNA)和苏糖核酸(TNA)。因为分子主链发生了改变,它们与天然存在的DNA或RNA有明显的不同。
作用
DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。
RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用——其中转运核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。
此外,现在已知许多其他种类的功能RNA,如microRNA等。
核酸类似物主要用于医学和分子生物学研究