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、P组成，其中P元素含量较为稳定，约为9.5%，因此，可用定磷法测样品中核酸含量。

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。细胞内含有各种核苷酸及其衍生物，具有重要的生理功能。核苷酸可被分解为核苷和磷酸，而核苷又可进一步被分解为戊糖和碱基。碱基分为嘌呤和嘧啶两类。因此，核苷酸由磷酸、戊糖和碱基组成，是核酸的基本组成单位。

（一）戊糖

戊糖（pentose）是构成核苷酸的基本组分（图3-1），五个碳原子分别标以C-1'、C-2'……C-5'。在RNA和DNA中，戊糖分别为β-D-核糖（ribose）和β-D-脱氧核糖（deoxyribose）。

（二）碱基

碱基是构成核酸的基本组分，是杂环有机化合物——嘧啶和嘌呤的衍生物（图3-2）。嘌呤和嘧啶都含有共轭双键，对260nm的紫外光有强吸收峰。

1.嘌呤 核酸中的嘌呤衍生物有两种，分别为腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤（guanine，G）。

2.嘧啶 核酸中的嘧啶衍生物有三种，分别为胞嘧啶（cytosine，C）、尿嘧啶（uracil，U）和胸腺嘧啶（thymine，T）。两类核酸均含有胞嘧啶，但DNA中仅含有胸腺嘧啶，RNA中仅含有尿嘧啶。

3．稀有碱基 除上述常规碱基外，核酸中还存在一些含量很少的稀有碱基。稀有碱基一般是常规碱基修饰后产物，也称为修饰碱基（图3-3）。稀有碱基虽然量少，却具有重要的生物学意义。tRNA中稀有碱基的含量较高，约占10%。

（三）核苷

核苷是戊糖和碱基缩合而成的糖苷类化合物。戊糖的C-1'和嘌呤的N-9或嘧啶的N-1之间形成β-N-糖苷键。

核苷（图3-4）或脱氧核苷（图3-5）的戊糖是呋喃糖，C-1'是手性碳原子，都有α和β两种构型，戊糖与碱基之间的糖苷键是β-N-糖苷键。

根据核苷中戊糖的差异，核苷也分为两类，即核糖核苷和脱氧核糖核苷。对核苷命名时，冠以碱基的名称，如腺嘌呤核苷、胞嘧啶核苷或脱氧胸腺嘧啶核苷等。

（四）核苷酸（nucleotide）

核苷中戊糖的羟基被磷酸酯化形成核苷酸。根据戊糖的差异将核苷酸分为核糖核苷酸（图3-6）和脱氧核糖核苷酸（图3-7）。根据磷酸基与戊糖连接位置的不同，可以形成2'-核苷酸、3'-核苷酸和5'-核苷酸。核酸中的核苷酸均为5'-核苷酸。

根据核苷连接磷酸基团数目的不同，核苷酸可分为核苷一磷酸（nucleoside monophosphate，NMP）、核苷二磷酸（nucleoside diphosphate，NDP）和核苷三磷酸（nucleoside triphosphate，NTP），以腺苷酸为例，结构式如下所示（图3-8）。

在细胞中，核苷酸的衍生物参与物质代谢调控及细胞内信号调节，如环腺苷酸（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）和环鸟苷酸（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）（图3-9）。cAMP参与调控细胞内多种生理生化过程，如控制细胞的增殖和分化、细胞对激素的反应及细胞凋亡信号的传导等。