核酸的化学成分是什么?

核酸是生物体内的高分子化合物,包括DNA和RNA两大类

一、元素组成

组成核酸的元素有C、H、O、N、P等,与蛋白质比较,其组成上有两个特点：一是核酸一般不含元素S,二是核酸中P元素的含量较多并且恒定,约占9～10%因此,核酸定量测定的经典方法,是以测定P含量来代表核酸量

二、化学组成与基本单位

核酸经水解可得到很多核苷酸,因此核苷酸是核酸的基本单位核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸核苷酸可被水解产生核苷和磷酸,核苷还可再进一步水解,产生戊糖和含氮碱基(图15－1)

核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物,它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物核苷酸中的嘌呤碱(purine)主要是鸟嘌呤(guanine,G)和腺嘌呤(adenine,A),嘧啶碱(pyrimidine)主要是胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T)DNA和RNA都含有鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)；胸腺嘧啶(T)一般而言只存在于DNA中,不存在于RNA中；而尿嘧啶(U)只存在于RNA中,不存在于DNA中它们的化学结构请参见图示

核酸中五种碱基中的酮基和氨基,均位于碱基环中氮原子的邻位,可以发生酮式一烯醇式或氨基亚氨基之间的结构互变这种互变异构在基因的突变和生物的进化中具有重要作用

有些核酸中还含有修饰碱基(modified component),(或稀有碱基,unusual com ponent),这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位甲基化(methylation)或进行其它的化学修饰而形成的衍生物一般这些碱基在核酸中的含量稀少,在各种类型核酸中的分布也不均一DNA中的修饰碱基主要见于噬菌体DNA,如5-甲基胞嘧啶(m5C),5-羟甲基胞嘧啶hm5C；RNA中以tRNA含修饰碱基最多,如1-甲基腺嘌呤(m1A),2,2一二甲基鸟嘌呤(m22G)和5,6-二氢尿嘧啶(DHU)等

一、知识要点

核酸分两大类：DNA和RNA所有生物细胞都含有这两类核酸但病毒不同,DNA病毒只含有DNA,RNA病毒只含RNA

核酸的基本结构单位是核苷酸核苷酸由一个含氮碱基（嘌呤或嘧啶）,一个戊糖（核糖或脱氧核糖）和一个或几个磷酸组成核酸是一种多聚核苷酸,核苷酸靠磷酸二酯键彼此连接在一起核酸中还有少量的稀有碱基RNA中的核苷酸残基含有核糖,其嘧啶碱基一般是尿嘧啶和胞嘧啶,而DNA中其核苷酸含有2′-脱氧核糖,其嘧啶碱基一般是胸腺嘧啶和胞嘧啶在RNA和DNA中所含的嘌呤基本上都是鸟嘌呤和腺嘌呤核苷酸在细胞内有许多重要功能：它们用于合成核酸以携带遗传信息；它们还是细胞中主要的化学能载体；是许多种酶的辅因子的结构成分,而且有些（如cAMP、cGMP）还是细胞的第二信使

DNA的空间结构模型是在1953年由Watson和Crick两个人提出的建立DNA空间结构模型的依据主要有两方面：一是由Chargaff发现的DNA中碱基的等价性,提示A=T、G≡C间碱基互补的可能性；二是DNA纤维的X-射线衍射分析资料,提示了双螺旋结构的可能性DNA是由两条反向直线型多核苷酸组成的双螺旋分子单链多核苷酸中两个核苷酸之间的唯一连键是3′,5′-磷酸二酯键按Watson-Crick模型,DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧,而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧,通过磷酸二酯键相连,形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直,糖环平面则与轴平行两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm,碱基堆积距离为034nm,两核酸之间的夹角是36°,每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T,G≡C配对互补,彼此以氢键相连系维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟,一大一小

DNA能够以几种不同的结构形式存在从B型DNA转变而来的两种结构A型和Z型结构巳在结晶研究中得到证实在顺序相同的情况下A型螺旋较B型更短,具有稍大的直径DNA中的一些特殊顺序能引起DNA弯曲带有同一条链自身互补的颠倒重复能形成发卡或十字架结构,以镜影排列的多嘧啶序列可以通过分子内折叠形成三股螺旋,被称为H -DNA的三链螺旋结构由于它存在于基因调控区,因而有重要的生物学意义

不同类型的RNA分子可自身回折形成发卡、局部双螺旋区,形成二级结构,并折叠产生三级结构,RNA与蛋白质复合物则是四级结构tRNA的二级结构为三叶草形,三级结构为倒L形mRNA则是把遗传信息从DNA转移到核糖体以进行蛋白质合成的载体

核酸的糖苷键和磷酸二酯键可被酸、碱和酶水解,产生碱基、核苷、核苷酸和寡核苷酸酸水解时,糖苷键比磷酸酯键易于水解；嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键易于水解；嘌呤碱与脱氧核糖的糖苷键最不稳定RNA易被稀碱水解,产生2’-和3’-核苷酸,DNA对碱比较稳定细胞内有各种核酸酶可以分解核酸其中限制性内切酶是基因工程的重要工具酶

核酸的碱基和磷酸基均能解离,因此核酸具有酸碱性碱基杂环中的氮具有结合和释放质子的能力核苷和核苷酸的碱基与游离碱基的解离性质相近,它们是兼性离子

核酸的碱基具有共轭双键,因而有紫外吸收的性质各种碱基、核苷和核苷酸的吸收光谱略有区别核酸的紫外吸收峰在260nm附近,可用于测定核酸根据260nm与280nm的吸收光度（A260）可判断核酸纯度

变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏,双链解开,但共价键并未断裂引起变性的因素很多,升高温度、过酸、过碱、纯水以及加入变性剂等都能造成核酸变性核酸变性时,物理化学性质将发生改变,表现出增色效应热变性一半时的温度称为熔点或变性温度,以Tm来表示DNA的G+C含量影响Tm值由于G≡C比A＝T碱基对更稳定,因此富含G≡C的DNA比富含A＝T的DNA具有更高的熔解温度根据经验公式xG+C =（Tm - 693）× 244可以由DNA的Tm值计算G+C含量,或由G+C含量计算Tm值

变性DNA在适当条件下可以复性,物化性质得到恢复,具有减色效应用不同来源的DNA进行退火,可得到杂交分子也可以由DNA链与互补RNA链得到杂交分子杂交的程度依赖于序列同源性分子杂交是用于研究和分离特殊基因和RNA的重要分子生物学技术

染色体中的DNA分子是细胞内最大的大分子许多较小的DNA分子,如病毒DNA、质粒DNA、线粒体DNA和叶绿体[]NA也存在于细胞中许多DNA分子,特别是细菌的染色体DNA和线粒体、叶绿体DNA是环形的病毒和染色体DNA有一个共同的特点,就是它们比包装它们的病毒颗粒和细胞器要长得多,真核细胞所含的DNA要比细菌细胞多得多

真核细胞染色质组织的基本单位是核小体,它由DNA和8个组蛋白分子构成的蛋白质核心颗粒组成其中H2A,H2B,H3,H4各占两个分子,有一段DNA（约146bp）围绕着组蛋白核心形成左手性的线圈型超螺旋细菌染色体也被高度折叠,压缩成拟核结构,但它们比真核细胞染色体更富动态和不规则,这反映了原核生物细胞周期短和极活跃的细胞代谢

核苷酸由嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成。核苷酸是核糖核酸及脱氧核糖核酸的基本组成单位，是体内合成核酸的前身物。

核苷酸随着核酸分布于生物体内各器官、组织、细胞的核及胞质中，并作为核酸的组成成分参与生物的遗传、发育、生长等基本生命活动。生物体内还有相当数量以游离形式存在的核苷酸。三磷酸腺苷在细胞能量代谢中起着主要的作用。

体内的能量释放及吸收主要是以产生及消耗三磷酸腺苷来体现的。此外，三磷酸尿苷、三磷酸胞苷及三磷酸鸟苷也是有些物质合成代谢中能量的来源。腺苷酸还是某些辅酶，如辅酶Ⅰ、Ⅱ及辅酶A等的组成成分。

扩展资料：

核苷酸的功能

1、核苷酸是合成生物大分子核糖核酸RNA及脱氧核糖核酸DNA的前身物。

RNA中主要有四种类型的核苷酸：AMP、GMP、CMP和UMP，这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质。DNA中主要有四种类型脱氧核苷酸：dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸水平上还原而成的。

2、三磷酸腺苷(ATP）在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。物质在氧化时产生的能量一部分贮存在核苷酸核苷酸ATP分子的高能磷酸键中。ATP分子分解放能的反应可以与各种需要能量做功的生物学反应互相配合，发挥各种生理功能，如物质的合成代谢、肌肉的收缩、吸收及分泌、体温维持以及生物电活动等。

3、ATP还可将高能磷酸键转移给UDP、CDP及GDP生成UTP、CTP及GTP。它们在有些合成代谢中也是能量的直接来源。而且在某些合成反应中，有些核苷酸衍生物还是活化的中间代谢物。

4、核苷酸对于许多基本的生物学过程有一定的调节作用。一切生物体的基本成分，对生物的生长、发育、繁殖和遗传都起着主宰作用。如在奶粉作为维持宝宝胃肠道正常功能，减少腹泻和便秘、提高免疫力，少生病的作用。

-核苷酸

核苷酸的组成成分是嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质。

核苷酸主要参与构成核酸，许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能，如与能量代谢有关的三磷酸腺苷（ATP）、脱氢辅酶等。某些核苷酸的类似物能干扰核苷酸代谢，可作为抗癌药物。根据糖的不同，核苷酸有核糖核苷酸及脱氧核苷酸两类。

根据碱基的不同，又有腺嘌呤核苷酸（腺苷酸，AMP）、鸟嘌呤核苷酸（鸟苷酸，GMP）、胞嘧啶核苷酸（胞苷酸，CMP）、尿嘧啶核苷酸（尿苷酸，UMP）、胸腺嘧啶核苷酸（胸苷酸，TMP）及次黄嘌呤核苷酸（肌苷酸，IMP）等。

核苷酸中的磷酸又有一分子、两分子及三分子几种形式。此外，核苷酸分子内部还可脱水缩合成为环核苷酸。

扩展资料

在生物体内，核苷酸可由一些简单的化合物合成。这些合成原料有天门冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及CO2等。

嘌呤核苷酸在体内分解代谢可产生尿酸，嘧啶核苷酸分解生成CO2、β－丙氨酸及β-氨基异丁酸等。嘌呤核苷酸及嘧啶核苷酸的代谢紊乱可引起临床症状（见嘌呤代谢紊乱、嘧啶代谢紊乱）。

有些核苷酸分子中只有一个磷酸基，所以可称为一磷酸核苷（NMP）。5'-核苷酸的磷酸基还可进一步磷酸化生成二磷酸核苷（NDP）及三磷酸核苷（NTP），其中磷酸之间是以高能键相连。脱氧核苷酸的情况也是如此。

体内还有一类环化核苷酸，即单核苷酸中磷酸部分与核糖中第三位和第五位碳原子同时脱水缩合形成一个环状二酯、即3'，5'-环化核苷酸，重要的有3'，5'-环腺苷酸(cAMP）和3'，5'-环鸟苷酸(cGMP）。

人体内的核苷酸主要有机体细胞自身合成。核苷酸在体内的分布广泛。细胞中主要以5′-核苷酸形式存在。细胞中核糖核苷酸的浓度远远超过脱氧核糖核苷酸。不同类型细胞中的各种核苷酸含量差异很大，同一细胞中，各种核苷酸含量也有差异，核苷酸总量变化不大。

-核苷酸

核酸的基本组成单位叫核苷酸。

共8种，都由一分子磷酸、一分子五碳糖（核糖或脱氧核糖）和一分子含氮碱基（五种中的一种：A、C、G、T、U）构成。其中N代表所有碱基(A、G、C、T、U)，P代表磷酸，M、D、T分别代表磷酸的个数为一、二、三个。NMP和dNMP分别是RNA和DNA的基本组成单位。

在强酸和高温，核酸完全水解为碱基，核糖或脱氧核糖和磷酸。在浓度略稀的的无机酸中，最易水解的化学键被选择性的断裂，一般为连接嘌呤和核糖的糖苷键，从而产生脱嘌呤核酸。