核　酸

核酸是遗传信息的载体，是以核苷酸为基本构成单位的生物大分子。它与基因的关系极为密切。

核酸是由更简单的核苷酸组成，核酸能分解成含有一个嘌呤（或一个嘧啶）、一个核糖（或一个脱氧核糖）和一个磷酸的核苷酸。

核苷酸主要由4种不同的碱基组成。碱基是含氮的杂环化合物嘌呤的衍生物，因呈碱性，故称碱基。核苷酸中的碱基依次为“腺嘌呤”、“鸟嘌呤”、“胞嘧啶”和“胸腺嘧啶”。

核苷酸所含的糖，不是六碳糖，而是五碳糖，称为核糖。在核酸中由于所含五碳糖的性质不同，形成2种不同的核酸。酵母核酸含有“核糖”，称“核糖核酸”（RNA）；胸腺核酸里的糖很类似，糖只有一个氧原子，所以称为“脱氧核糖核酸”（DNA）。

到20世纪40年代，生物化学家们发现，染色体里的蛋白质和RNA的数量可以完全不同，

可是DNA的数量则总是不变，这表明DNA和基因有密切的关系。现代生物学家证明，DNA起基因的作用，是遗传物质。1967年狄诺发现马铃薯纺锤状茎病毒，是只有核酸而没有蛋白质的类病毒后，又接连发现7种只有核酸而没有蛋白质的类病毒，这就证明生命是以核酸的形式存在着。

核酸的发现是一个偶然事件。1869年瑞士有位年轻人叫米歇尔（1844～1895）正在做博士论文。他要测定淋巴细胞蛋白质的组成（当时蛋白质的发现才30年的历史，并被认为是细胞中最重要的物质）。米歇尔为了获得更多的实验材料，便到附近的诊所去搜集伤员们的绷带，想从脓液里得到淋巴细胞。米歇尔研究的目的是要分析这些细胞质里的蛋白质组成，因此他用各种不同浓度的盐溶液来处理细胞，希望能使细胞膜破裂而细胞核仍然保持完整。当他用弱碱溶液破碎细胞时，突然发现一种奇怪的沉淀产生了，这种沉淀物各方面的特性都与蛋白质不同，它既不溶解于水、醋酸，也不溶解于稀盐酸和食盐溶液。米歇尔意识到这一定是一种未知的物质，当他用不同浓度的盐溶液破碎细胞时好比是用不同孔径的筛子在搜寻这种物质，一旦盐浓度适当，该物质就被筛选沉淀出来了。那么这种物质是在细胞质里还是在细胞核里呢？为了搞清这个问题，他用弱碱溶液单独处理纯化的细胞核，并在显微镜下检查处理过程，终于证实这种物质存在于细胞核里。

米歇尔忘我地工作，1869年从春天到秋天，他用上述方法在酵母、动物和肾脏和精巢以及有核（如鹅）的血红细胞中都分离到这种未知物质。这些研究结果使他相信这种物质在所有生物体的细胞核里都存在，于是他把它定名为“核质”。

核　酸

说来也巧，当米歇尔把这一重大发现向他的老师霍普·塞勒报告时，霍普·塞勒同时也收到了另一个学生的报告，发现了另一种未知物质——卵磷脂。这两种未知物质都含有较多的磷元素，这样霍普·塞勒不得不谨慎地决定重复他们的实验，因此。直到1871年才发表这两位学生的文章。又过了若干年，霍普·塞勒的另一个学生科塞尔（1853～1927）经过10多年的研究搞清了酵母、小牛胸腺等细胞的核质是由4种核苷酸组成，其碱基酸组成分别为腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧呤（T）和胞嘧啶（G）。而核酸组成成分中的另一个碱基尿嘧啶（U）的发现和鉴定则是20世纪初的事了。因为这类物质都是从细胞核中提取出来的，而且又都表现酸性，故改称为“核酸”。然而，实际上一直到了多年以后才有人从动物组织和酵母细胞分离出不含蛋白质真正核酸。

早期实验证明，核酸是由嘌呤碱（或嘧啶喊）、戊糖和磷酸组成的高分子物质。同时还发现，胸腺及许多其他动物组织细胞的核酸中所含的戊糖都是D－脱氧核糖，故称这类核酸为“脱氧核糖核酸”（DNA）；而酵母及多种植物细胞核酸中所含的戊糖是D－核糖，故称这类核酸为“核糖核酸”（RNA）。这些发现显然是核酸化学上的重要成果，但也带来了一些错觉以致长期使人们误认为DNA只存在于动物组织，RNA只存在于植物组织；而且两者都只集中存在于细胞核。直至20世纪40年代初期，由于生物化学新技术的不断出现和应用。这些错误观点才逐渐被纠正。

另一方面，自核酸被发现以来相当长的时期内，有关它的生物学功能几乎毫无所知。直到1944年才有人发现，若将从S型肺炎双球菌（外面有一层多糖类荚膜）中提出的DNA与R型肺炎双球菌（外面没有荚膜）一起温育，则可使R型菌转化成S型菌，而且还能传代，这表示肺炎双球菌的DNA与其转化和遗传有关。1952年有人进一步发现，若以³⁵S（进入蛋白质）和³²P（进入DNA）标记的噬菌体中，只含³²P而不含³⁵S。这表示噬菌体的增殖和传代直接决定于DNA，而不决定于蛋白质。这一事实进一步证明了DNA就是遗传的物质基础。差不多与此同时，还有人观察到凡是分化旺盛或生长迅速的组织（如胚胎组织等），其蛋白质的合成都很活跃，同时RNA的含量也特别丰富，这暗示了RNA与蛋白质的生物合成之间存在着密切关系。

1953年沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型学说是人们对生物遗传特性的研究和核酸研究的共同结果。近百年遗传学研究所积累的有关遗传信息生物学属性知识，X线衍射技术对生物遗传特性的研究和核酸研究的共同结果。近百年遗传学研究所积累的有关遗传信息生物学属性知识，X线衍射技术对DNA结晶研究获得的一些原子结构的最新参数以及核酸化学研究获得的关于DNA化学组成（尤其是4种碱基比例关系）及结构单元的知识提供了DNA双螺旋结构模型的理论依据，这也是近百年来核酸研究划时代的结果。

通过水解DNA和RNA均可生成其基本单位——核苷酸，而核苷酸彻底水解的产物是磷酸、戊糖和碱基3类物质。

组成核酸的元素有碳（C）、氢（H）、氧（0）、氮（N）、磷（P）等，其中磷元素的含量比较恒定，约占9%～10%。因此，可以通过测定磷的含量来推算核酸的含量。这种核酸定量分析的方法称为定磷法。这是一种测定核酸含量的比较实用且简便的传统方法。

随着对RNA和DNA的分子结构与功能的研究，分子生物学的诞生，遗传密码的发现，基因工程的建立，对生命奥秘的探索越来越深入，把人类、动物、植物、微生物、病毒（非细胞生物）在核酸分子的水平上统一起来了。

脱氧核糖核酸结构图