脫氧核糖核酸(DNA,為英文Deoxyribonucleic acid的縮寫),又稱去氧核糖核酸,是染色體的主要化學成分,同時也是組成基因的材料。有時被稱為“遺傳微粒”,因為在繁殖過程中,父代把它們自己DNA的壹部分復制傳遞到子代中,從而完成性狀的傳播。
事實上,原核細胞(無細胞核)的DNA存在於細胞質中,而真核生物的DNA存在於細胞核中,DNA片斷並不像人們通常想像的那樣,是單鏈的分子。嚴格的說,DNA是由兩條單鏈像葡萄藤那樣相互盤繞成雙螺旋形,根據螺旋的不同分為A型DNA,B型DNA和Z型DNA,詹姆斯·沃森與佛朗西斯·克裏克所發現的雙螺旋,是稱為B型的水結合型DNA,在細胞中最為常見。
這種核酸高聚物是由核苷酸鏈接成的序列,每壹個核苷酸都由壹分子脫氧核糖,壹分子磷酸以及壹分子堿基組成。DNA有四種不同的核苷酸結構,它們是腺嘌呤(adenine,縮寫為A),胸腺嘧啶(thymine,縮寫為T),胞嘧啶(cytosine,縮寫為C)和鳥嘌呤(guanine,縮寫為G)。在雙螺旋的DNA中,分子鏈是由互補的核苷酸配對組成的,兩條鏈依靠氫鍵結合在壹起。由於氫鍵鍵數的限制,DNA的堿基排列配對方式只能是A對T或C對G。因此,壹條鏈的堿基序列就可以決定了另壹條的堿基序列,因為每壹條鏈的堿基對和另壹條鏈的堿基對都必須是互補的。在DNA復制時也是采用這種互補配對的原則進行的:當DNA雙螺旋被展開時,每壹條鏈都用作壹個模板,通過互補的原則補齊另外的壹條鏈。
分子鏈的開頭部分稱為3'端而結尾部分稱為5'端,這些數字表示脫氧核糖中的碳原子編號。
DNA的理化結構
DNA是大分子高分子聚合物,DNA溶液為高分子溶液,具有很高的粘度。DNA對紫外線有吸收作用,當核酸變性時,吸光值升高;當變性核酸可復性時,吸光值又會恢復到原來水平。溫度、有機溶劑、酸堿度、尿素、酰胺等試劑都可以引起DNA分子變性,即使得DNA雙鍵間的氫鍵斷裂,雙螺旋結構解開。
DNA及其結構的發現
早在19世紀,人們就發現了核苷酸的化學成分。1943年,奧斯瓦德·西奧多·艾弗裏證明了DNA攜帶有遺傳信息,並認為DNA可能就是基因。
詹姆斯·沃森和佛朗西斯·克裏克《脫氧核糖核酸的結構》的論文。1957年進壹步的研究揭示了DNA制造蛋白質的原理。分子生物學誕生。
1962年,沃森、威爾金斯、克裏克贏得諾貝爾醫學獎。1988年,沃森被任命為人類基因組計劃的負責人。
核糖核酸
核糖核酸(縮寫為RNA,即Ribonucleic Acid),存在於生物細胞以及部分病毒、類病毒中的遺傳信息載體。
RNA由核糖核苷酸經磷酯鍵縮合而成長鏈狀分子。壹個核糖核苷酸分子由磷酸,核糖和堿基構成。RNA的堿基主要有4種,即A腺嘌呤,G鳥嘌呤,C胞嘧啶,U尿嘧啶。其中,U(尿嘧啶)取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成為RNA的特征堿基。
與DNA不同,RNA壹般為單鏈長分子,不形成雙螺旋結構,但是很多RNA也需要通過堿基配對原則形成壹定的二級結構乃至三級結構來行使生物學功能。RNA的堿基配對規則基本和DNA相同,不過除了A-U、G-C配對外,G-U也可以配對。
在細胞中,根據結構功能的不同,RNA主要分三類,即tRNA(轉運RNA), rRNA(核糖體RNA), mRNA(信使RNA)。mRNA是合成蛋白質的模板,內容按照細胞核中的DNA所轉錄;tRNA是mRNA上堿基序列(即遺傳密碼子)的識別者和氨基酸的轉運者;rRNA是組成核糖體的組分,是蛋白質合成的工作場所。
在病毒方面,很多病毒只以RNA作為其唯壹的遺傳信息載體(有別於細胞生物普遍用雙鏈DNA作載體)。
1982年以來,研究表明,不少RNA,如I、II型內含子,RNase P,HDV,核糖體大亞基RNA等等有催化生化反應過程的活性,即具有酶的活性,這類RNA被稱為核酶(ribozyme)。
20世紀90年代以來,又發現了RNAi(RNA interference,RNA幹擾)等等現象,證明RNA在基因表達調控中起到重要作用。
在RNA病毒中,RNA是遺傳物質,植物病毒總是含RNA。近些年在植物中陸續發現壹些比病毒還小得多的浸染性致病因子,叫做類病毒。類病毒是不含蛋白質的閉環單鏈RNA分子,此外,真核細胞中還有兩類RNA,即不均壹核RNA(hnRNA)和小核RNA(snRNA)。hnRNA是mRNA的前體;snRNA參與hnRNA的剪接(壹種加工過程)。自1965年酵母丙氨酸tRNA的堿基序列確定以後,RNA序列測定方法不斷得到改進。目前除多種tRNA、5SrRNA、5.8SrRNA等較小的RNA外,尚有壹些病毒RNA、mRNA及較大RNA的壹級結構測定已完成,如噬菌體MS2RNA含3569個核苷酸。
核糖核酸
Ribonucleic Acid (RNA)
本品能促進肝細胞蛋白質合成,改善氨基酸代謝,降低血清谷丙轉氨酶,改善肝炎患者血清蛋白電泳,並能調節人體免疫功能,促使病變肝細胞恢復正常。臨床用於急慢性肝炎,肝硬化的治療。肌內註射,6mg/次,以生理鹽水稀釋,隔日1次,3個月為1療程。