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1.4.3 第三章 核酸化学

第三章 核酸化学

学习目标

知识目标

（1）阐述核酸的元素组成、组成成分及组成单位。

（2）描述DNA、mRNA、tRNA和rRNA的结构特点。

（3）阐述核酸的变性、复性、杂交等基本概念，并列举其应用。

（4）了解核酸的性质、体内重要的游离核苷酸及其衍生物的功能。

（5）概括核酸提取的有关原理和注意事项。

能力目标

（1）至少会用一种方法完成核酸的含量测定。

（2）具备核酸类药物在使用、储存和运输中的基本技能。

核酸是生物体的基本组成物质，是重要的生物大分子，从高等的动物、植物到简单的病毒都含有核酸。核酸是遗传信息的载体。

1869年，年轻的瑞士科学家Miescher从脓细胞核中分离出一种含有C、H、O、N和P的物质，当时称为核素。因发现核素显酸性，后又改称为核酸，意即来自细胞核的酸性物质。随后，Hoppe－Seyler从酵母中分离出一种类似的物质，即现在的RNA。自那之后，核酸研究并非非常顺利。直到1909年，美国生物化学家Owen发现核酸中的糖分子是由5个碳原子组成的核糖。1930年，他又发现Miescher在绷带上发现的核酸中的糖分子比Hoppe－Seyler

发现的“酵母核酸”中的糖分子少了1个氧原子，因此将这种糖分子称为脱氧核糖，含两种不同糖分子的核酸分别称为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。1934年，Owen将核酸水解，证明核酸的基本组成单位是核苷酸。同时，在这一时期还证明了核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸组成。20世纪50年代初，Chargaff发现DNA的嘌呤和嘧啶组成有其特殊规律。1953年，Watson和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型。从此，核酸的研究经历了基因克隆、人类3×109个碱基对（base pair，bp）的基因测序，开始进入基因组学研究阶段。

1.4.3.1 第一节 核酸的化学组成

第一节 核酸的化学组成

一、核酸的元素组成

组成核酸的元素有C、H、O、N、P 5种，其中磷的含量在各种核酸中变化范围不大，平均含磷量为9%～10%。因而，可通过测定生物样品中磷的含量来计算样品中核酸含量。

二、核酸的基本组成单位——核苷酸

核酸在核酸酶的作用下水解为核苷酸，因此核酸的基本组成单位是核苷酸。为区别多、寡核苷酸，故将核苷酸也称为单核苷酸。核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的碱基、戊糖和磷酸。

知识链接

核苷酸的利用

调味料：鸟苷酸（GMP）、肌苷酸（IMP）等核苷酸属于呈味性核苷酸，除了本身具有鲜味之外，在和左旋谷氨酸（味精）组合时，还有提高鲜味的作用，可作为调料、汤料的原料使用。

食品添加剂：母乳中含有尿苷酸（UMP）、胞苷酸（CMP）、腺苷酸（AMP）、鸟苷酸（GMP）、肌苷酸（IMP）等多种核苷酸，对提高婴儿的免疫调节功能和记忆力发挥着作用。在欧美等国家生产的婴儿奶粉均按照母乳中的含量添加微量核苷酸，也有添加RNA的例子。

药物：核苷酸作为药物，可抑制尿道发炎，在美国也有作为免疫调节剂给手术后的患者使用的例子。

（一）核苷酸的组成成分

1．碱基

核酸中的碱基主要有嘧啶碱（pyrimidine base）和嘌呤碱（purine base）两种。

（1）嘧啶碱：嘧啶碱是含有两个相间氮原子的六元杂环化合物。核酸中主要的嘧啶碱衍生物有三种：胞嘧啶（cytosine，C）、胸腺嘧啶（thymine，T）和尿嘧啶（uracil，U）。

（2）嘌呤碱：嘌呤碱由嘧啶环与咪唑环合并而成。核酸中的嘌呤碱主要有两种，即腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤（guanine，G）。