什么是核酸的组成分类、性质和功能？

简述核酸的理化性质有哪些~

核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内，生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸，其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同，核酸可分为核糖核酸（简称RNA）和脱氧核糖核酸（简称DNA）。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用——其中转运核糖核酸，简称tRNA，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，简称mRNA，是合成蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称rRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所。
化学性质
①酸效应：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。
②碱效应
1． DNA：当PH值超出生理范围（pH7~8）时，对DNA结构将产生更为微妙的影响。碱效应使碱基的互变异构态发生变化。这种变化影响到特定碱基间的氢键作用，结果导致DNA双链的解离，称为DNA的变性
2．RNA：PH较高时，同样的变性发生在RNA的螺旋区域中，但通常被RNA的碱性水解所掩盖。这是因为RNA存在的2`-OH参与到对磷酸脂键中磷酸分子的分子内攻击，从而导致RNA的断裂。
③化学变性：一些化学物质能够使DNA/RNA在中性PH下变性。由堆积的疏水碱基形成的核酸二级结构在能量上的稳定性被削弱，则核酸变性。

物理性质
①黏性：DNA的高轴比等性质使得其水溶液具有高黏性，很长的DNA分子又易于被机械力或超声波损伤，同时黏度下降。
② 浮力密度：可根据DNA的密度对其进行纯化和分析。在高浓度分子质量的盐溶液（CsCl）中，DNA具有与溶液大致相同的密度，将溶液高速离心，则CsCl趋于沉降于底部，从而建立密度梯度，而DNA最终沉降于其浮力密度相应的位置，形成狭带，这种技术成为平衡密度梯度离心或等密度梯度离心。
③稳定性：核酸的结构相当稳定，其主要原因有1、碱基对间的氢键2、碱基的堆积作用3、环境中的阳离子。

光谱学性质
①减色性：dsDNA相对于ssDNA是减色的，而ssDNA相对于dsDNA是增色的。
② DNA纯度：A260/A280。

热力学性质
①热变性：dsDNA与RNA的热力学表现不同，随着温度的升高RNA中双链部分的碱基堆积会逐渐地减少，其吸光性值也逐渐地，不规则地增大。较短的碱基配对区域具有更高的热力学活性，因而与较长的区域相比变性快。而dsDNA热变性是一个协同过程。分子末端以及内部更为活跃的富含A-T的区域的变性将会使其赴京的螺旋变得不稳定，从而导致整个分子结构在解链温度下共同变性。
② 复性：DNA的热变性可通过冷却溶液的方法复原。不同核酸链之间的互补部分的复性称为杂交。

组成核酸的碱基有5种,即A、T、U、C、G,五碳糖有2种,核糖与脱氧核糖,核苷酸有8种,其中4种脱氧核糖核苷酸,4种核糖核苷酸,脱氧核糖核苷酸所含碱基为A、T、C、G,核糖核苷酸所含碱基为A、U、C、G
碱基互补配对规律的计算的生物学知识基础是基因控制蛋白质的合成。
碱基配对
由于基因控制蛋白质的合成过程是：
（1）微观领域———分子水平的复杂生理过程，学生没有感性知识为基础，学习感到非常抽象。
（2）涉及到多种碱基互补配对关系，DNA分子内部有A与T配对，C与G配对；DNA分子的模板链与生成的RNA之间有A与U配对，T与A配对，C与G配对。学习过程中，学生不易认识清楚。
（3）涉及许多数量关系（规律），在DNA双链中，①A等于T，G等于C，A+G/T+C等于A+G/T+C等1；②一条单链的A+G/T+C的值与另一条互补单链的A+G/T+C的值互为倒数。③一条单链的A+T/C+G的值，与另一条互补链的A+T/C+G的值相等；④在双链DNA及其转录的RNA之间有下列关系：一条链上的（A+T）等于另一条链上的（A+T）等于RNA分子中（A+U）等于12DNA双链中的（A+T）等，学生往往记不住。再加之转录、翻译是在不同场所进行的，学生分析问题时难以把二者联系起来。以上分析说明，关于碱基互补配对规律的计算既是教的一个难点，也是学的一个难点。教学中，如果能做到：①把复杂抽象的生理过程用简单直观的图示表现出来；②把在不同场所进行的生理过程放在一起思考；③把记忆复杂繁琐的公式（规律）转变成观察图示找出数量关系；④在计算时把表示数的符号注上脚标，以免混淆，就能轻轻松松闯过这一难关。

核酸

核酸是生物体内的高分子化合物。它包括脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）和核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）两大类。DNA和RNA都是由一个一个核苷酸头尾相连而形成的。RNA平均长度大约为2000个核苷酸，而人的DNA却是很长的，约有3×个核苷酸。而单个核苷酸又是由含氮有机碱(称碱基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分构成的。核苷酸是核酸分子的结构单元。核酸分子中的磷酸酯键是在戊糖C-3’和C-5’所连的羟基上形成的，故构成核酸的核苷酸可视为3’—核苷酸或5’—核苷酸。DNA分子是含有A、G、C、T四种碱基的脱氧核苷酸链；RNA分子则是含A、G、C、U四种碱基的核苷酸链。当然核酸分子中的核苷酸都以细胞形式存在，但在细胞内有多种游离的核苷酸，其中包括一磷酸核苷、二磷核苷和三磷酸核苷。DNA主要集中分布于细胞核中，RNA广泛分布于细胞质中。

DNA的碱基主要是由胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)加上腺嘧啶(A)和鸟嘧啶(G)构成；RNA的碱基除以尿嘧啶(U)代替T之外，其余均与DNA相同。DNA是双螺旋结构，就像一座螺旋形的楼梯。楼梯的两侧扶手是2条多核苷酸链上的核糖与磷酸根结合形成的骨架，楼梯的踏板就是2条多核苷酸链上相互配对的碱基：如果一侧扶手上的碱基是A，另一侧扶手上的碱基就一定是T；同样，G永远与C配对，碱基对之间靠氢键连接，这就是碱基配对规律。由于A和G为双环状化合物，分子大一些，T和C为单环状化合物，分子小一些，使A=T和G=C的长度相等，因此，双螺旋结构的直径是一致的，也就是说，楼梯的宽度是一样的。

DNA的双螺旋结构很适合它靠自身“复制”将遗传信息传给下一代(子代)。复制时，双螺旋结构先解链，变成2条单链，再分别以这两条单链为模板，靠碱基配对原则分别形成2条互补的配对链，即产生2个子代的双螺旋结构。每个子代的双螺旋结构中都含有亲代的一股链，因此也称作“半保留复制”，是生物物种稳定性和延续性的保证。

DNA核酸具有以下化学性质：①酸效应。在强酸和高温下，核酸完全水解为碱基，核糖或脱氧核糖和磷酸。在浓度略稀的无机酸中，最易水解的化学键被选择性地断裂，一般为连接嘌呤和核糖的糖苷键，从而产生脱嘌呤核酸。②碱效应。DNA:当pH值超出生理范围（pH值7~8）时，对DNA结构将产生更为微妙的影响。碱效应使碱基的互变异构态发生变化。这种变化影响到特定碱基间的氢键作用，结果导致DNA双链的解离，称为DNA的变性。RNA：pH值较高时，同样的变性发生在RNA的螺旋区域中，但通常被RNA的碱性水解所掩盖。这是因为RNA存在的2`-OH参与到对磷酸酯键中磷酸分子的分子内攻击，从而导致RNA的断裂。③化学变性。一些化学物质能够使DNA/RNA在中性pH值下变性。由堆积的疏水剪辑形成的核酸二级结构在能量上的稳定性被削弱，则核酸变性。

核酸最早是由米歇尔于1868年在脓细胞中发现和分离出来。核酸广泛存在于所有动物细胞、植物细胞和微生物内，生物体内核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸，其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。其中DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础；RNA在蛋白质的合成过程中起着重要作用；其中转移核糖核酸，简称tRNA，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，简称mRNA，是合成蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称rRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。 一般人都知道，生命是蛋白质存在的形式，蛋白质是生命的基础。在发现核酸前，这句话是对的，但当核酸被发现后，应该说最本质的生命物质是核酸，或是把上述的这句话更正为蛋白体是生命的基础。按照现代生物学的观点，蛋白体是包括核酸和蛋白质的生物大分子。

然而，多少年来，人们在一味追求蛋白质、维生素、微量元素等营养时，却把最重要的角色 ——核酸忘却了，这不能不说是人类生命史上的一大遗憾。核酸在生命中为什么比蛋白质更重要呢？因为生命的重要性是能自我复制，而核酸就能够自我复制。蛋白质的复制是根据核酸所发出的指令，使氨基酸根据其指定的种类进行合成，然后再按指定的顺序排列成所需要复制的蛋白质。世界上各种有生命的物质都含有蛋白体，蛋白体中有核酸和蛋白质，至今还没有发现有蛋白质而没有核酸的生命。但在有生命的病毒研究中，却发现病毒以核酸为主体，蛋白质和脂肪以及脂蛋白等只不过充作其外壳，作为与外界环境的界限而已，当它钻入寄生细胞繁殖子代时，把外壳留在细胞外，只有核酸进入细胞内，并使细胞在核酸控制下为其合成子代的病毒。这种现象，美国科学家比喻为人和汽车的关 系。即把核酸比为人，蛋白质比作汽车，入驾驶汽车到处跑。外表上看，人车一体是有生命运动的东西，而真正的生命是人，汽车只是由人制造的载人的外壳。近来科学家还发现了一种类病毒，是能繁殖子代的有生命物体，其中只有核酸而没蛋白质，可见核酸是真正的生命物质。

因此，我国1996年出版的《人体生理学》改变了旧教科书中只提蛋白质是生命基础的缺陷，明确提出：“蛋白质和核酸是一切生命活动的物质基础。”

没有核酸，就没有蛋白，也就没有生命。

然而遗憾的是，从目前的分析来看，人类无法从食物中直接摄取核酸。人体细胞内的核酸都是自己合成的。服用核酸对人体而言根本毫无营养价值，相反，有研究发现，过度摄入核酸会造成肾结石等疾病。

核酸在实践应用方面有极重要的作用，现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中1个氨基酸的遗传密码发生了改变，白化病者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。20世纪70年代以来兴起的遗传工程，使人们可用人工方法改组DNA，从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。

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