核酸：种类、结构、功能及重要性

核酸是重要的生物大分子，最初从细胞核中分离出来，呈酸性，故被称为核酸。核酸担负着生命信息的储存与传递的功能，是生物体遗传的物质基础。

（一）核酸的分子组成

1.核酸的元素组成　组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，磷元素是核酸的特征性元素，且含量比较恒定，占9%～10%，可作为核酸定量的依据。

2.核酸的基本组成成分　核酸完全水解后产生嘌呤和嘧啶、戊糖（即五碳糖，包括核糖和脱氧核糖）和磷酸的混合物。所以核酸的基本成分是含氮碱基、戊糖和磷酸。碱基分为嘌呤和嘧啶两类，前者主要指腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）中均含有这两种碱基。后者主要指胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）。戊糖有脱氧核糖和核糖两种。RNA和DNA的组成成分见表15-1-1。

表15-1-1　核酸的基本组成成分

（二）核酸的基本组成单位——核苷酸

戊糖与碱基构成的化合物称核苷，核苷中的戊糖再与磷酸以磷酸酯键构成的化合物称核苷酸（图15-1-3）。核苷酸是核酸的基本组成单位。RNA和DNA的基本组成单位见表15-1-2。

表15-1-2　核酸的基本组成单位

图15-1-3　核苷酸组成(www.xing528.com)

（三）核酸的种类、结构和功能

根据所含戊糖的不同，将核酸分为两大类，即DNA和RNA。

1.DNA的结构与功能　组成DNA的基本单位是4种脱氧核苷酸。脱氧核苷酸以磷酸二酯键连接形成脱氧多核苷酸链，DNA分子是由两条平行且方向相反的脱氧核苷酸链围绕同一中心轴右手螺旋而成的双螺旋结构（图15-1-4）。DNA主要存在于细胞核，其功能是贮存遗传信息。

图15-1-4　DNA双螺旋结构

2.RNA的结构与功能　RNA通常以单链形式存在。细胞中的RNA种类、功能很多。与蛋白质生物合成相关的RNA主要有3种：①信使核糖核酸（mRNA），转录DNA的遗传信息，作为蛋白质合成的模板。②转运核糖核酸（tRNA），转运氨基酸。③核糖体核糖核酸（rRNA），构成核糖体，作为蛋白质合成的场所。RNA主要存在于细胞质，参与遗传信息的传递和表达。

（四）体内重要的游离核苷酸——多磷酸核苷酸

多磷酸核苷酸是指含两个以上磷酸基的核苷酸。只带一个磷酸基的核苷酸，称核苷一磷酸，在一定条件下，核苷一磷酸可以再与磷酸脱水（又称磷酸化）形成核苷二磷酸、核苷三磷酸，如AMP磷酸化生成ADP，再进一步磷酸化生成ATP（图15-1-5）。

图15-1-5　ATP分子结构式

ATP分子结构中含有两个高能磷酸键，习惯上以“～”表示，即指ATP水解时β、γ磷酸酯键断裂能释放的能量多达30.54 kJ/mol。含这种高能键的化合物称高能化合物。ATP不仅是核酸合成的原料，更是体内最重要的能量载体，可储存、传递化学能。其他的GTP、CTP、UTP等也是高能磷酸化合物。