核酸与核苷酸的区别(酸提取的主要步骤及方法)

核酸与核苷酸的区别(酸提取的主要步骤及方法)

核酸是由核苷酸缩合而成的大分子,大小差异悬殊:较小的MicroRNA只有22个碱基,分子量约7.2 kd;较大的如人类1号染色体DNA,含有2.5亿碱基对,分子量高达千亿kd。

核酸按分子中戊糖的种类分为DNA和RNA两类,DNA主要集中在细胞核中,在线粒体和叶绿体中也有少量。RNA主要分布在细胞质中。对病毒来说,或只含DNA,或只含RNA。因此可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒两大类。

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核酸按分子中链的数量通常分为单链(single strand,ss)和双链(double strand,ds)两类。DNA一般为双链,作为信息分子;RNA则单双链都有。

其实还有三链和四链DNA存在,但比较罕见,一般是在特殊情况下形成的,比如端粒的G-四链体(G-quadruplex)结构等。现在已经发现了G-四链体结构的RNA,定位于细胞核处的端粒DNA(PNAS August 17, 2010 107 (33) 14579-14584)。

核酸与核苷酸的区别(酸提取的主要步骤及方法)

G-四链体结构的RNA,引自PNAS,2010

核苷酸是核酸的构件,可分解成核苷和磷酸,核苷又可分解为碱基和戊糖。戊糖有D-核糖和D-2-脱氧核糖两种,分别对应RNA和DNA。碱基则分为嘌呤和嘧啶两类。

嘧啶碱(pyrimidine, py) 是嘧啶的衍生物,共有三种:胞嘧啶(cytosine, Cyt)、尿嘧啶(uracil, Ura)和胸腺嘧啶(thymine, Thy)。其中尿嘧啶只存在于RNA中,胸腺嘧啶只存在于DNA中,但在某些tRNA中也发现有极少量的胸腺嘧啶。胞嘧啶为两类核酸所共有,在植物DNA中还有5-甲基胞嘧啶,一些大肠杆菌噬菌体核酸中不含胞嘧啶,而由5-羟甲基胞嘧啶代替。

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嘧啶碱

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嘌呤碱(purine, pu) 由嘌呤衍生而来,常见的有两种:腺嘌呤(adenine, Ade)和鸟嘌呤(guanine, Gua)。嘌呤分子接近于平面,但稍有弯曲。

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嘌呤碱

自然界中还有黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸、茶叶碱、可可碱和咖啡因。前三种是嘌呤核苷酸的代谢产物,是抗氧化剂,后三种含于植物中,是黄嘌呤的甲基化衍生物,能够竞争性抑制磷酸二酯酶,升高cAMP浓度,具有兴奋、强心、利尿作用。

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咖啡因

此外,一些植物激素,如玉米素、激动素等也是嘌呤类物质,可促进细胞的分裂、分化。一些抗生素是嘌呤衍生物。如抑制蛋白质合成的嘌呤霉素,是腺嘌呤的衍生物。

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嘌呤霉素

不同生物体中各种碱基的含量是不同的。(A+T)/(G+C)称为不对称比率,不同生物有所不同。比如人的不对称比率为1.52,藤黄八叠球菌只有0.35。这也说明四核苷酸假说是错误的,莱文的测定结果实在太不准确了。

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除以上五种基本的碱基以外,核酸中还有一些含量极少的稀有碱基,其中大多数是甲基化碱基。甲基化发生在核酸合成以后,对核酸的生物学功能具有重要意义。核酸中甲基化碱基含量一般不超过5%,但tRNA中可高达10%。


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