揭开核酸的神秘面纱

发表时间:2021-06-03 10:36作者:珍奥生物研发中心

核酸 Nucleic Acid


什么是核酸?

核酸(nucleic acid)是由多种核苷酸聚合形成的生物大分子化合物,也是生命基础物质之一。1868 年,瑞士科学家米歇尔博士(Dr. Friedrich Miescher)首次在脓细胞中发现并分离出核酸。


核酸普遍存在于动物、植物细胞及微生物体内。不同类型的核酸,在化学组成、核苷酸排列顺序等方面存在差异。依据化学组成区分,核酸可分为脱氧核糖核酸(deoxynucleic acid,DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)两大类。


DNA 承担着遗传信息储存、复制与传递的核心功能;RNA 则在蛋白质合成过程中发挥关键作用。参与蛋白质合成的 RNA 主要分为三类:转移 RNA(transfer RNA,tRNA)、信使 RNA(messenger RNA,mRNA)和核糖体 RNA(ribosomal RNA,rRNA)。其中 tRNA 负责携带、转运活化氨基酸;mRNA 作为蛋白质合成的模板;rRNA 是细胞内蛋白质合成的重要载体。核酸既是核心遗传物质,也深度参与蛋白质生物合成,在生物生长、遗传、变异等各类生命活动中,发挥着关键调控作用。


酸的结构组成

核酸属于多聚核苷酸(polynucleotide),基本结构单元为核苷酸(nucleotide)。核苷酸可拆解为核苷(nucleoside)与磷酸,核苷又能分解为碱基(base)和戊糖。碱基主要包含嘌呤碱、嘧啶碱两大类别。简言之,核酸由核苷酸构成,而核苷酸的基础组分是碱基、戊糖与磷酸。


RNA 的基础碱基共四种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)。四种碱基对应形成不同核苷酸,RNA 降解后可生成腺嘌呤核苷酸(AMP)、鸟嘌呤核苷酸(GMP)、胞嘧啶核苷酸(CMP)和尿嘧啶核苷酸(UMP)。


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核酸的作用

核酸、蛋白质、脂质和多糖,是构成生物机体的核心大分子物质,生物的固有性状由生物大分子共同决定。糖类与脂质依靠蛋白质酶促反应合成,和蛋白质协同作用,丰富了生命体结构与功能的多样性。


蛋白质的合成过程依托核酸调控完成,蛋白质会依据核酸传递的信息,筛选对应氨基酸,并按特定顺序组装合成。自然界中暂未发现不含核酸、仅由蛋白质构成的生命体。


在病毒研究领域可见,病毒以核酸为核心组分,蛋白质、脂肪及脂蛋白等多作为外层外壳,起到隔绝外界环境的作用。病毒侵入宿主细胞增殖时,会留存外层外壳,仅核酸进入细胞,依托宿主细胞完成子代病毒合成。科研界曾做过形象类比:核酸如同核心主体,蛋白质如同载体外壳,载体依托主体实现活动,核心本质在于核酸。此外,科研中发现的类病毒具备增殖能力,其结构仅含核酸、不含蛋白质,足以体现核酸在生命构成中的核心地位。核酸支撑蛋白质合成,是生命存续的重要基础。


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