学　习　目　标

◆比较两类核酸的分子组成和基本单位。

◆说出体内几种重要的游离核苷酸的组成和功能。

◆叙述DNA双螺旋结构特点。

◆简述DNA、mRNA、tRNA的结构特点。

◆解释核酸的变性、复性、Tm值和分子杂交的概念。

1868年，瑞士的外科医生Friedrich Miescher从包扎伤口的绷带上的脓细胞核中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，此酸性物质即是现在所知的核酸（nucleic acid）。

核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，天然存在的核酸可以分成脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，决定着细胞和个体遗传型；RNA存在于细胞质、细胞核和线粒体内，参与遗传信息的复制与表达。

想一想：

了解核酸的组成和结构有何实际意义？

                                                            第一节　核酸的分子组成

一、核酸的元素组成

核酸由C、H、O、N和P元素组成，其中P元素在各种核酸中含量比较恒定，平均为9%～10%。因此，可以通过测定生物样品中核酸的P元素含量，进一步推算出生物样品中核酸含量。

二、核酸的基本成分

核酸在核酸酶作用下水解为单核苷酸。核苷酸完全水解产物为含氮碱基、戊糖和磷酸。所以说，组成核酸的基本单位是单核苷酸，组成核酸的最基本化学成分是碱基、戊糖和磷酸（图2－1）。

图8－1　核酸的组成

（一）磷酸

核酸分子中含有磷酸，所以成酸性。

（二）戊糖

核酸中的戊糖有两类：D－核糖（D－ribose）和D－2－脱氧核糖（D－2－deoxyri－bose）。核酸的分类就是根据所含戊糖种类不同而分为RNA和DNA。戊糖中的碳原子编号加撇（如C－1′），以区别与碱基中的碳原子编号，其结构式见图2－2。

图8－2　核糖的结构

（三）碱基

核酸中碱基是含氮杂环化合物，分两类，嘧啶碱和嘌呤碱。

1.嘧啶碱　嘧啶碱是嘧啶衍生物，核酸中常见的嘧啶有三类：胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）和胸腺嘧啶（T），如图2－3所示。其中胞嘧啶为DNA和RNA两类核酸所共有。胸腺嘧啶只存在于DNA中，但是tRNA中也有少量存在；尿嘧啶只存在于RNA中。

2.嘌呤碱　嘌呤碱是嘌呤衍生而来的，核酸中常见的嘌呤碱有两类：腺嘌呤（A）及鸟嘌呤（G）。

RNA中的碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）。

DNA中的碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。

其结构式如下（图2－3）：

图8－3　参与组成核酸的主要碱基

3.稀有碱基　核酸中除了这5种基本的碱基外，还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基。稀有碱基种类极多，大多数都是甲基化碱基，tRNA中含有较多的稀有碱基可高达10%（表2－1）。

表8－1　核酸中的一些稀有碱基

现将两类核酸的基本化学组成列于表2－2中。

表8－2　DNA和RNA分子组成的区别