核酸是脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的總稱,是由許多核苷酸單體聚合成的生物大分子化合物,為生命的最基本物質之一。
核酸是一類生物聚合物,是所有已知生命形式必不可少的組成物質,是所有生物分子中最重要的物質,廣泛存在于所有動植物細胞、微生物體內。
核酸由核苷酸組成,而核苷酸單體由五碳糖、磷酸基和含氮堿基組成。如果五碳糖是核糖,則形成的聚合物是RNA;如果五碳糖是脫氧核糖,則形成的聚合物是DNA。
種類
核苷酸是組成核酸的基本單位,即組成核酸分子的單體。一個核苷酸分子是由一分子含氮的堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成的。根據五碳糖的不同可以將核酸分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)兩大類。
核酸 | DNA | RNA |
名稱 | 脫氧核糖核酸 | 核糖核酸 |
結構 | 規則的雙螺旋結構 | 通常呈單鏈結構 |
基本單位 | 脫氧核糖核苷酸 | 核糖核苷酸 |
五碳糖 | 脫氧核糖 | 核糖 |
含氮堿基 | A(腺嘌呤) G(鳥嘌呤) C(胞嘧啶) T(胸腺嘧啶) | A(腺嘌呤) G(鳥嘌呤) C(胞嘧啶) U(尿嘧啶) |
分布 | 主要存在于細胞核,少量存在于線粒體和葉綠體 | 主要存在于細胞質 |
功能 | 攜帶遺傳信息,在生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成中具有極其重要的作用 | 作為遺傳物質:只在RNA病毒中;不作為遺傳物質:在DNA控制蛋白質合成過程中起作用。mRNA是蛋白質是合成的直接模板、tRNA能攜帶特定氨基酸、rRNA是核糖體的組成成分;催化作用:酶的一種 |
核酸類似物
核酸類似物是與天然存在的RNA和DNA類似(結構相似)的化合物,用于醫學和分子生物學研究。核酸類似物在組成核酸的核苷酸分子以及組成核苷酸的堿基、五碳糖和磷酸基團的分子間發生了改變 。通常,這些改變使得核酸類似物種的堿基配對和堿基堆積性質發生了改變。比如通用堿基可與所有四個經典堿基配對,又比如磷酸-糖骨架類似物(如PNA)甚至可形成三重螺旋 。核酸類似物也稱為異種核苷酸,代表了異種生物學的主要支柱之一,即基于替代生物化學的新生自然形式的生命設計。
核酸類似物包括肽核酸(PNA),嗎啉代和鎖核酸(LNA)以及乙二醇核酸(GNA)和蘇糖核酸(TNA)。因為分子主鏈發生了改變,它們與天然存在的DNA或RNA有明顯的不同。
作用
DNA是儲存、復制和傳遞遺傳信息的主要物質基礎。
RNA在蛋白質合成過程中起著重要作用——其中轉運核糖核酸,簡稱tRNA,起著攜帶和轉移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,簡稱mRNA,是合成蛋白質的模板;核糖體的核糖核酸,簡稱rRNA,是細胞合成蛋白質的主要場所。
此外,現在已知許多其他種類的功能RNA,如microRNA等。
核酸類似物主要用于醫學和分子生物學研究