核酸
| A+醫(yī)學(xué)百科 >> 核酸 |
核酸指由許多核苷酸聚合而成的生物大分子化合物，為生命的最基本物質(zhì)之一。最早由米歇爾于1868年在膿細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)和分離出來。核酸廣泛存在于所有動(dòng)物、植物細(xì)胞、微生物內(nèi)、生物體內(nèi)核酸常與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核蛋白。不同的核酸，其化學(xué)組成、核苷酸排列順序等不同。根據(jù)化學(xué)組成不同，核酸可分為核糖核酸，簡(jiǎn)稱RNA和脫氧核糖核酸，簡(jiǎn)稱DNA。DNA是儲(chǔ)存、復(fù)制和傳遞遺傳信息的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，RNA在蛋白質(zhì)合成過程中起著重要作用，其中轉(zhuǎn)移核糖核酸，簡(jiǎn)稱tRNA，起著攜帶和轉(zhuǎn)移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，簡(jiǎn)稱mRNA，是合成蛋白質(zhì)的模板；核糖體的核糖核酸，簡(jiǎn)稱rRNA，是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的主要場(chǎng)所。核酸不僅是基本的遺傳物質(zhì)，而且在蛋白質(zhì)的生物合成上也占重要位置，因而在生長(zhǎng)、遺傳、變異等一系列重大生命現(xiàn)象中起決定性的作用。
核酸在實(shí)踐應(yīng)用方面有極重要的作用，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)近2000種遺傳性疾病都和DNA結(jié)構(gòu)有關(guān)。如人類鐮刀形紅血細(xì)胞貧血癥是由于患者的血紅蛋白分子中一個(gè)氨基酸的遺傳密碼發(fā)生了改變，白化病患者則是DNA分子上缺乏產(chǎn)生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。腫瘤的發(fā)生、病毒的感染、射線對(duì)機(jī)體的作用等都與核酸有關(guān)。70年代以來興起的遺傳工程，使人們可用人工方法改組DNA，從而有可能創(chuàng)造出新型的生物品種。如應(yīng)用遺傳工程方法已能使大腸桿菌產(chǎn)生胰島素、干擾素等珍貴的生化藥物?！ ?/p>
目錄 |
核酸研究的歷史
核酸是怎么發(fā)現(xiàn)的？
1869年，F(xiàn).Miescher從膿細(xì)胞中提取到一種富含磷元素的酸性 化合物,因存在于細(xì)胞核中而將它命名為"核質(zhì)"(nuclein)。核酸 (nucleic acids)，但這一名詞于Miescher的發(fā)現(xiàn)20年后才被正式啟 用,當(dāng)時(shí)已能提取不含蛋白質(zhì)的核酸制品。早期的研究?jī)H將核酸看成 是細(xì)胞中的一般化學(xué)成分，沒有人注意到它在生物體內(nèi)有什么功能 這樣的重要問題。
核酸為什么是遺傳物質(zhì)？
1944年，Avery等為了尋找導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn)化的原因，他們發(fā)現(xiàn)從S 型肺炎球菌中提取的DNA與R型肺炎球菌混合后，能使某些R型菌轉(zhuǎn)化 為S型菌，且轉(zhuǎn)化率與DNA純度呈正相關(guān)，若將DNA預(yù)先用DNA酶降 解，轉(zhuǎn)化就不發(fā)生。結(jié)論是:S型菌的DNA將其遺傳特性傳給了R型 菌，DNA就是遺傳物質(zhì)。從此核酸是遺傳物質(zhì)的重要地位才被確立， 人們把對(duì)遺傳物質(zhì)的注意力從蛋白質(zhì)移到了核酸上。
雙螺旋的發(fā)現(xiàn)
核酸研究中劃時(shí)代的工作是Watson和Crick于1953年創(chuàng)立的DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。模型的提出建立在對(duì)DNA下列三方面認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上：
1.核酸化學(xué)研究中所獲得的DNA化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)單元的知識(shí)，特 別是Chargaff于1950-1953年發(fā)現(xiàn)的DNA化學(xué)組成的新事實(shí)；DNA中四 種堿基的比例關(guān)系為A/T=G/C=1；
2.X線衍射技術(shù)對(duì)DNA結(jié)晶的研究 中所獲得的一些原子結(jié)構(gòu)的最新參數(shù)；
3.遺傳學(xué)研究所積累的有關(guān) 遺傳信息的生物學(xué)屬性的知識(shí)。綜合這三方面的知識(shí)所創(chuàng)立的DNA雙 螺旋結(jié)構(gòu)模型，不僅闡明了DNA分子的結(jié)構(gòu)特征，而且提出了DNA作 為執(zhí)行生物遺傳功能的分子，從親代到子代的DNA復(fù)制 (replication)過程中，遺傳信息的傳遞方式及高度保真性。其正確 性于1958年被Meselson和Stahl的著名實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 模型的確立為遺傳學(xué)進(jìn)入分子水平奠定了基礎(chǔ)，是現(xiàn)代分子生物學(xué) 的里程碑。從此核酸研究受到了前所未有的重視。
對(duì)核酸研究有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家
沃森
Watson, James Dewey
美國生物學(xué)家
克里克
Crick, Francis Harry Compton
英國生物物理學(xué)家
日新月異的研究進(jìn)展
三十多年來，核酸研究的進(jìn)展日新月異，所積累的知識(shí)幾年就 要更新。其影響面之大，幾乎涉及生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)代分子 生物學(xué)的發(fā)展使人類對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的天地。雙 螺旋結(jié)構(gòu)創(chuàng)始人之一的Crick于1958年提出的分子遺傳中心法則 (centraldogma)揭示了核酸與蛋白質(zhì)間的內(nèi)在關(guān)系，以及RNA作為遺 傳信息傳遞者的生物學(xué)功能。并指出了信息在復(fù)制、傳遞及表達(dá)過 程中的一般規(guī)律，即DNA→RNA→蛋白質(zhì)。遺傳信息以核苷酸順序的 形式貯存在DNA分子中，它們以功能單位在染色體上占據(jù)一定的位置 構(gòu)成基因(gene)。因此，搞清DNA順序無疑是非常重要的。1975年 Sanger發(fā)明的DNA測(cè)序（DNAsequencing)加減法為實(shí)現(xiàn)這一企圖起了 關(guān)鍵性的作用。由此而發(fā)展起來的大片段DNA順序快速測(cè)定技術(shù)──Maxam 和Gilbert的化學(xué)降解法(1977年)和Sanger的末端終止法(1977年)， 已是核酸結(jié)構(gòu)與功能研究中不可缺少的分析手段。我國學(xué)者洪國藩 于1982年提出了非隨機(jī)的有序DNA測(cè)序新策略，對(duì)DNA測(cè)序技術(shù)的發(fā) 展作出了重要貢獻(xiàn)。目前，DNA測(cè)序的部分工作已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了儀器的自 動(dòng)化操作。憑借先進(jìn)的DNA測(cè)序技術(shù)及其它基因分析手段，人類正在 進(jìn)行一項(xiàng)以探明自身基因組(genome)全部核苷酸順序（單倍基因組 含3×109堿基對(duì))為目標(biāo)的宏偉計(jì)劃──人類基因組圖譜制作計(jì)劃 (human genome mapping project)。據(jù)稱，此項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，將對(duì) 全人類的健康產(chǎn)生無止境的影響。 Watson-Crick模型創(chuàng)立36年后的1989年，一項(xiàng)新技術(shù)──掃描隧道 顯微鏡(scanning tummeling microscopy, STM)使人類首次能直接 觀測(cè)到近似自然環(huán)境中的單個(gè)DNA分子的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，觀測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算 機(jī)處理圖像能在原子級(jí)水平上精確度量出DNA分子的構(gòu)型、旋轉(zhuǎn)周 期、大溝(major groove)及小溝(minor groove)。這一成果是對(duì)DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型真實(shí)性的最直接而可信的證明。此項(xiàng)技術(shù)無疑會(huì)對(duì) 人類最終完全解開遺傳之謎提供有力的幫助?？上驳氖牵覈茖W(xué) 家在這項(xiàng)世界領(lǐng)先的研究中也占有一席之地。
核酸的化學(xué)成分
核酸是由什么組成的？
核酸是生物體內(nèi)的高分子化合物。它包括脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA）和核糖核酸（ribonucleicacid,RNA）兩大類。DNA和RNA都是由一個(gè)一個(gè)核苷酸(nucleotide)頭尾相連而形成的，由C、H、O、N、P5種元素組成。RNA平均長(zhǎng)度大約為2000個(gè)核苷酸，而人的DNA卻是很長(zhǎng)的，約有3X109個(gè)核苷酸。
核苷酸的組成有什么規(guī)律？
單個(gè)核苷酸是由含氮有機(jī)堿(稱堿基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分構(gòu)成的。
堿基(base)：構(gòu)成核苷酸的堿基分為嘌呤（purine)和嘧啶 >（pyrimi-dine)二類。前者主要指腺嘌呤（adenine，A）和鳥嘌呤（guanine,G），DNA和RNA中均含有這二種堿基。后者主要指胞嘧啶（cytosine,C）胸腺嘧啶（thymine，T）和尿嘧啶（uracil,U），胞嘧啶存在于DNA和RNA中，胸腺嘧啶只存在于DNA中，尿嘧啶則只存在于RNA中。這五種堿基的結(jié)構(gòu)如圖。
嘌呤環(huán)上的N-9或嘧啶環(huán)上的N-1是構(gòu)成核苷酸時(shí)與核糖（或脫氧核糖）形成糖苷鍵的位置。
此外，核酸分子中還發(fā)現(xiàn)數(shù)十種修飾堿基（themodifiedcomponent),又稱稀有堿基，(unusualcomponent)。它是指上述五種堿基環(huán)上的某一位置被一些化學(xué)基團(tuán)（如甲基化、甲硫基化等）修飾后的衍生物。一般這些堿基在核酸中的含量稀少，在各種類型核酸中的分布也不均一。如DNA中的修飾堿基主要見于噬菌體DNA，RNA中以tRNA含修飾堿基最多。
戊糖(五碳糖):RNA中的戊糖是D-核糖(即在2號(hào)位上連接的是一個(gè)羥基)，DNA中的戊糖是D-2-脫氧核糖(即在2號(hào)位上只連一個(gè)H)。D-核糖的C－2所連的羥基脫去氧就是D-2脫氧核糖。
戊糖C－1所連的羥基是與堿基形成糖苷鍵的基團(tuán)，糖苷鍵的連接都是β-構(gòu)型。
核苷（nucleoside)：由D-核糖或D-2脫氧核糖與嘌呤或嘧啶通過糖苷鍵連接組成的化合物。核酸中的主要核苷有八種。
核苷酸(nucleotide)：核苷酸與磷酸殘基構(gòu)成的化合物，即核苷的磷酸酯。核苷酸是核酸分子的結(jié)構(gòu)單元。核酸分子中的磷酸酯鍵是在戊糖C-3’和C-5’所連的羥基上形成的，故構(gòu)成核酸的核苷酸可視為3’－核苷酸或5’－核苷酸。DNA分子中是含有A,G,C,T四種堿基的脫氧核苷酸；RNA分子中則是含A,G,C,U四種堿基的核苷酸。
當(dāng)然核酸分子中的核苷酸都以形式存在，但在細(xì)胞內(nèi)有多種游離的核苷酸，其中包括一磷酸核苷、二磷核苷和三磷酸核苷。
| 類別 | DNA | RNA |
| 基本單位 | 脫氧核糖核苷酸 | 核糖核苷酸 |
| 核苷酸 | 腺嘌呤脫氧核苷酸
鳥嘌呤脫氧核苷酸 胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸 |
腺嘌呤核苷酸
鳥嘌呤核苷酸 胞嘧啶核苷酸 尿嘧啶核苷酸 |
| 堿基 | 腺嘌呤（A)
鳥嘌呤（G) 胞嘧啶（C) 胸腺嘧啶（T) |
腺嘌呤（A)
鳥嘌呤（G) 胞嘧啶（C) 尿嘧啶（U） |
| 五碳糖 | 脫氧核糖 | 核糖 |
| 酸 | 磷酸 | 磷酸 |
核苷酸是怎么連接的？
3’，5’－磷酸二酯鍵：核酸是由眾多核苷酸聚合而成的多聚核苷酸（polynucleotide），相鄰二個(gè)核苷酸之間的連接鍵即：3’，5’－磷酸二酯鍵。這種連接可理解為核苷酸糖基上的3＇位羥基與相鄰5＇核苷酸的磷酸殘基之間，以及核苷酸糖基上的5＇位羥基與相鄰3＇核苷酸的磷酸殘基之間形成的兩個(gè)酯鍵。多個(gè)核苷酸殘基以這種方式連接而成的鏈?zhǔn)椒肿泳褪呛怂?。無論是DNA還是RNA，其基本結(jié)構(gòu)都是如此，故又稱DNA鏈或RNA鏈。DNA鏈的結(jié)構(gòu)如下示意圖。
寡核苷酸（oligonucleotide)：這是與核酸有關(guān)的文獻(xiàn)中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)術(shù)語，一般是指二至十個(gè)核苷酸殘基以磷酸二酯鍵連接而成的線性多核苷酸片段。但在使用這一術(shù)語時(shí)，對(duì)核苷酸殘基的數(shù)目并無嚴(yán)格規(guī)定，在不少文獻(xiàn)中，把含有三十甚至更多個(gè)核苷酸殘基的多核苷酸分子也稱作寡核苷酸。寡核苷酸目前已可由儀器自動(dòng)合成，它可作為DNA合成的引物（primer)、基因探針（probe)等，在現(xiàn)代分子生物學(xué)研究中具有廣泛的用途。
核酸鏈的簡(jiǎn)寫式：核酸分子的簡(jiǎn)寫式是為了更簡(jiǎn)單明了的敘述高度復(fù)雜的核酸分子而使用的一些簡(jiǎn)單表示式。它所要表示的主要內(nèi)容是核酸鏈中的核苷酸（或堿基）。下面介紹二種常用的簡(jiǎn)寫式。
字符式：書寫一條多核苷酸鏈時(shí)，用英文大寫字母縮寫符號(hào)代表堿基（DNA和RNA中所含主要堿基及縮寫符號(hào)見表1－1），用小寫英文字母P代表磷酸殘基。核酸分子中的糖基、糖苷鍵和酯鍵等均省略不寫，將堿基和磷酸相間排列即可。因省略了糖基，故不再注解“脫氧”與否，凡簡(jiǎn)寫式中出現(xiàn)T就視為DNA鏈，出現(xiàn)U則視為RNA鏈。以5＇和3＇表示鏈的末端及方向，分別置于簡(jiǎn)寫式的左右二端。下面是分別代表DNA鏈和RNA鏈片段的二個(gè)簡(jiǎn)寫式：
5＇pApCpTpTpGpApApCpG3＇DNA
5＇pApCpUpUpGpApApCpG3＇RNA
此式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：
5＇pACTTGAACG3＇
5＇pACUUGAACG3＇
上述簡(jiǎn)寫式的5＇－末端均含有一個(gè)磷酸殘基（與糖基的C－5＇位上的羥基相連）,3＇－末端含有一個(gè)自由羥基（與糖基的C－3＇位相連）,若5＇端不寫P，則表示5＇－末端為自由羥基。雙鏈DNA分子的簡(jiǎn)寫式多采用省略了磷酸殘基的寫法，在上述簡(jiǎn)式的基礎(chǔ)上再增加一條互補(bǔ)鏈（complentarystrand)即可，鏈間的配對(duì)堿基用短縱線相連或省略，錯(cuò)配（mismatch)堿基對(duì)錯(cuò)行書寫在互補(bǔ)鏈的上下兩邊，如下所示：
5＇GGAATCTCAT3＇
3＇CCTTAGAGTA5＇
5＇GGAATC錯(cuò)配）
線條式：在字符書寫基礎(chǔ)上，以垂線（位于堿基之下）和斜線（位于垂線與P之間）分別表示糖基和磷酸酯鍵。如下圖所示
上式中，斜線與垂線部的交點(diǎn)為糖基的C－3＇位，斜線與垂線下端的交點(diǎn)為糖基的C－5＇位。這一書寫式也可用于表示短鏈片段。不難看出，簡(jiǎn)寫式表示的中心含義就是核酸分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)，即核酸分子中的核苷酸（或堿基）排列順序?！ ?/p>
核酸的分解代謝：
核酸的合成實(shí)質(zhì)上是DNA或者RNA鏈的復(fù)制，前面已經(jīng)談到，不再復(fù)述?！ ?/p>
核酸的分解代謝：
從前面的描述我們也可以看得很清楚，核酸氧化分解后變成了磷酸和堿基的嘌呤和嘧啶，目前還沒有發(fā)現(xiàn)嘧啶有何害處，但嘌呤無疑是導(dǎo)致人類尿酸增高和痛風(fēng)的主要原因。
核酸氧化分解---生成嘌呤---嘌呤在肝臟進(jìn)一步氧化成為（2，6，8--三氧嘌呤）又稱為尿酸，尿酸鹽沉積到關(guān)節(jié)腔等組織引起痛風(fēng)發(fā)作。
因此，核酸不是越多越好，同時(shí)，這也說明了為什么中老年易患痛風(fēng)，因?yàn)槟昙o(jì)來了，大量的細(xì)胞死亡，而細(xì)胞內(nèi)有大量的核酸，生存嘌呤，再生成尿酸，從而導(dǎo)致痛風(fēng)發(fā)作。防治好痛風(fēng)就是要防止核酸被氧化?！ ?/p>
核酸的相關(guān)分類
核酸（nucleic acid）是重要的生物大分子，它的構(gòu)件分子是核苷酸（nucleotide）。
天然存在的核酸可分為：
╭ 脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）
╰ 核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）
DNA貯存細(xì)胞所有的遺傳信息，是物種保持進(jìn)化和世代繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ)。
RNA中參與蛋白質(zhì)合成的有三類：
╭ 轉(zhuǎn)移RNA（transfer RNA，tRNA）
∣ 核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）
╰ 信使RNA（messenger RNA，mRNA）
20世紀(jì)末，發(fā)現(xiàn)許多新的具有特殊功能的RNA，幾乎涉及細(xì)胞功能的各個(gè)方面。
核苷酸可分為：
╭ 核糖核苷酸：是RNA的構(gòu)件分子
╰ 脫氧核糖核苷酸：是DNA構(gòu)件分子。
細(xì)胞內(nèi)還有各種游離的核苷酸和核苷酸衍生物，它們具有重要的生理功能。
核苷酸由：
╭ 核苷（nucleoside）
╰ 磷酸（Phosphonic.acid）
核苷由：
╭ 堿基（base）
╰ 戊糖（Pentose）
堿基（base）：
構(gòu)成核苷酸中的堿基是含氮雜環(huán)化合物，由嘧啶（pyrimidine）和嘌呤（purine）構(gòu)成。
核酸：
╭ 嘌呤堿 ：
╭ 腺嘌呤
∣ ╰ 鳥嘌呤
╰ 嘧啶堿 ：
╭ 胞嘧啶
∣ 胸腺嘧啶
╰ 尿嘧啶
╭ DNA中含有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶，胸腺嘧啶主要存在于DNA中。
∣
╰ RNA中含有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶，尿嘧啶主要存在于RNA中。
在某些tRNA分子中也有胸腺嘧啶，少數(shù)幾種噬菌體的DNA含尿嘧啶而不是胸腺嘧啶。這五種堿基受介質(zhì)pH的影響出現(xiàn)酮式、烯醇式互變異構(gòu)體。
在DNA和RNA中，尤其是tRNA中還有一些含量甚少的堿基，稱為稀有堿基（rare bases）稀有堿基種類很多，大多數(shù)是甲基化堿基。tRNA中含稀有堿基高達(dá)10%。
戊糖：
核酸中有兩種戊糖DNA中為D-2-脫氧核糖（D-2-deoxyribose），RNA中則為D-核糖（D-ribose）。在核苷酸中，為了與堿基中的碳原子編號(hào)相區(qū)別核糖或脫氧核糖中碳原子標(biāo)以C-1’，C-2’等。脫氧核糖與核糖兩者的差別只在于脫氧核糖中與2’位碳原子連結(jié)的不是羥基而是氫，這一差別使DNA在化學(xué)上比RNA穩(wěn)定得多。
核苷：
核苷是戊糖與堿基之間以糖苷鍵（glycosidic bond）相連接而成。戊糖中C-1’與嘧啶堿的N-1或者與嘌吟堿的N9相連接，戊糖與堿基間的連接鍵是N-C鍵，一般稱為N-糖苷鍵。
RNA中含有稀有堿基，并且還存在異構(gòu)化的核苷。如在tRNA和rRNA中含有少量假尿嘧啶核苷（用ψ表示），在它的結(jié)構(gòu)中戊糖的C-1不是與尿嘧啶的N-1相連接，而是與尿嘧啶C-5相連接。
核苷酸：
核苷中的戊糖5’碳原子上羥基被磷酸酯化形成核苷酸。核苷酸分為核糖核苷酸與脫氧核糖核苷酸兩大類。依磷酸基團(tuán)的多少，有一磷酸核苷、二磷酸核苷、三磷酸核苷。核苷酸在體內(nèi)除構(gòu)成核酸外，尚有一些游離核苷酸參與物質(zhì)代謝、能量代謝與代謝調(diào)節(jié)，如三磷酸腺苷（ATP）是體內(nèi)重要能量載體；三磷酸尿苷參與糖原的合成；三磷酸胞苷參與磷脂的合成；環(huán)腺苷酸（cAMP）和環(huán)鳥苷酸（cGMP）作為第二信使，在信號(hào)傳遞過程中起重要作用；核苷酸還參與某些生物活性物質(zhì)的組成：如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+），尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）?！ ?/p>
核酸的分子結(jié)構(gòu)
一、 核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)
核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子。組成DNA的脫氧核糖核苷酸主要是dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，組成RNA的核糖核苷酸主要是AMP、GMP、CMP和UMP。核酸中的核苷酸以3’，5’磷酸二酯鍵構(gòu)成無分支結(jié)構(gòu)的線性分子。核酸鏈具有方向性，有兩個(gè)末端分別是5’末端與3’末端。5’末端含磷酸基團(tuán)，3’末端含羥基。核酸鏈內(nèi)的前一個(gè)核苷酸的3’羥基和下一個(gè)核苷酸的5’磷酸形成3’,5’磷酸二酯鍵，故核酸中的核苷酸被稱為核苷酸殘基。。通常將小于50個(gè)核苷酸殘基組成的核酸稱為寡核苷酸（oligonucleotide），大于50個(gè)核苷酸殘基稱為多核苷酸（polynucleotide）。
二、 DNA的空間結(jié)構(gòu)
(一)DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)
DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)即雙螺旋結(jié)構(gòu)（double helix structure）。20世紀(jì)50年代初Chargaff等人分析多種生物DNA的堿基組成發(fā)現(xiàn)的規(guī)則。
DNA雙螺旋模型的提出不僅揭示了遺傳信息穩(wěn)定傳遞中DNA半保留復(fù)制的機(jī)制，而且是分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑。
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：①兩條DNA互補(bǔ)鏈反向平行。②由脫氧核糖和磷酸間隔相連而成的親水骨架在螺旋分子的外側(cè)，而疏水的堿基對(duì)則在螺旋分子內(nèi)部，堿基平面與螺旋軸垂直，螺旋旋轉(zhuǎn)一周正好為10個(gè)堿基對(duì)，螺距為3.4nm，這樣相鄰堿基平面間隔為0.34nm并有一個(gè)?的夾角。③DNA雙螺旋的表面存在一個(gè)大溝（major groove）和一個(gè)小溝（minor groove），蛋白質(zhì)分子通過這兩個(gè)溝與堿基相識(shí)別。④兩條DNA鏈依靠彼此堿基之間形成的氫鍵而結(jié)合在一起。根據(jù)堿基結(jié)構(gòu)特征，只能形成嘌呤與嘧啶配對(duì)，即A與T相配對(duì)，形成2個(gè)氫鍵；G與C相配對(duì)，形成3個(gè)氫鍵。因此G與C之間的連接較為穩(wěn)定。⑤DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。維持這種穩(wěn)定性主要靠堿基對(duì)之間的氫鍵以及堿基的堆集力（stacking force）。
生理?xiàng)l件下，DNA雙螺旋大多以B型形式存在。右手雙螺旋DNA除B型外還有A型、C型、D型、E型。此外還發(fā)現(xiàn)左手雙螺旋Z型DNA。Z型DNA是1979年Rich等在研究人工合成的CGCGCG的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。Z-DNA的特點(diǎn)是兩條反向平行的多核苷酸互補(bǔ)鏈組成的螺旋呈鋸齒形，其表面只有一條深溝，每旋轉(zhuǎn)一周是12個(gè)堿基對(duì)。研究表明在生物體內(nèi)的DNA分子中確實(shí)存在Z-DNA區(qū)域，其功能可能與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)還存在三股螺旋DNA，三股螺旋DNA中通常是一條同型寡核苷酸與寡嘧啶核苷酸-寡嘌呤核苷酸雙螺旋的大溝結(jié)合，三股螺旋中的第三股可以來自分子間，也可以來自分子內(nèi)。三股螺旋DNA存在于基因調(diào)控區(qū)和其他重要區(qū)域，因此具有重要生理意義。
（二） DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)——超螺旋結(jié)構(gòu)
DNA三級(jí)結(jié)構(gòu)是指DNA鏈進(jìn)一步扭曲盤旋形成超螺旋結(jié)構(gòu)。生物體內(nèi)有些DNA是以雙鏈環(huán)狀DNA形式存在，如有些病毒DNA，某些噬菌體DNA，細(xì)菌染色體與細(xì)菌中質(zhì)粒DNA，真核細(xì)胞中的線粒體DNA、葉綠體DNA都是環(huán)狀的。環(huán)狀DNA分子可以是共價(jià)閉合環(huán)，即環(huán)上沒有缺口，也可以是缺口環(huán)，環(huán)上有一個(gè)或多個(gè)缺口。在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，共價(jià)閉合環(huán)DNA（covalently close circular DNA）可以進(jìn)一步扭曲形成超螺旋形（super helical form）。根據(jù)螺旋的方向可分為正超螺旋和負(fù)超螺旋。正超螺旋使雙螺旋結(jié)構(gòu)更緊密，雙螺旋圈數(shù)增加，而負(fù)超螺旋可以減少雙螺旋的圈數(shù)。幾乎所有天然DNA中都存在負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)。
（三） DNA的四級(jí)結(jié)構(gòu)——DNA與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物
在真核生物中其基因組DNA要比原核生物大得多，如原核生物大腸桿菌的DNA約為4.7×103kb，而人的基因組DNA約為3×106 kb，因此真核生物基因組DNA通常與蛋白質(zhì)結(jié)合，經(jīng)過多層次反復(fù)折疊，壓縮近10 000倍后，以染色體形式存在于平均直徑為5μm的細(xì)胞核中。線性雙螺旋DNA折疊的第一層次是形成核小體（nucleosome）。猶如一串念珠, 核小體由直徑為11nm×5.5nm的組蛋白核心和盤繞在核心上的DNA構(gòu)成。核心由組蛋白H2A、H2B、H3和H4各2分子組成，為八聚體，146 bp長(zhǎng)的 DNA以左手螺旋盤繞在組蛋白的核心1.75圈，形成核小體的核心顆粒，各核心顆粒間有一個(gè)連接區(qū)，約有60 bp雙螺旋DNA和1個(gè)分子組蛋白H1構(gòu)成。平均每個(gè)核小體重復(fù)單位約占DNA 200 bp。DNA組裝成核小體其長(zhǎng)度約縮短7倍。在此基礎(chǔ)上核小體又進(jìn)一步盤繞折疊，最后形成染色體。
（四）DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性
Watson和Crick所推導(dǎo)出來的DNA結(jié)構(gòu)在生物學(xué)研究中有深遠(yuǎn)意義。他們是以在生理鹽溶液中抽出的DNA纖維在92％相對(duì)溫度下進(jìn)行X－射線衍射圖譜為依據(jù)進(jìn)行推設(shè)的。在這一條件下得出的DNA稱B構(gòu)象。實(shí)際上在溶液中的DNA的確呈這一構(gòu)象，這也是最常見的DNA構(gòu)象。但是，研究表明DNA的結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的。在以鈉、鉀或銫作反離子，相對(duì)溫度為75％時(shí)，DNA分子的X－射線衍射圖給出的是A構(gòu)象。這一構(gòu)象不僅出現(xiàn)于脫水DNA中，還出現(xiàn)在RNA分子中的雙螺旋區(qū)域的DNA－RNA雜交分子中。如果以鋰作反離子，相對(duì)溫度進(jìn)一步降為66％，則DNA是C構(gòu)象。但是這一構(gòu)象僅在實(shí)驗(yàn)室中觀察到，還未在生物體中發(fā)現(xiàn)。這些DNA分子中G-C堿基對(duì)較少，這些分子將取D和E構(gòu)象。這些研究表明DNA的分子結(jié)構(gòu)不是一成不變的，在不同的條件下可以有所不同。但是，這些不同構(gòu)象的DNA都有共同的一點(diǎn)，即它們都是右手雙螺旋；兩條反向平行的核苷酸鏈通過Watson-Crick堿基配對(duì)結(jié)合在一起；鏈的重復(fù)單位是單核苷酸；這些螺旋中都有兩個(gè)螺旋溝，分為大溝與小溝，只是它們的寬窄和深淺程度有所不同。
但是，Wang和Rich等人在研究人工合成的CGCGCG單晶的X－射線衍射圖譜時(shí)分別發(fā)現(xiàn)這種六聚體的構(gòu)象與上面講到的完全不同。它是左手雙螺旋，在主鏈中各個(gè)磷酸根呈鋸齒狀排列，有如“之”字形一樣，因此叫它Z構(gòu)象（英文字Zigzag的第一個(gè)字母）。還有，這一構(gòu)象中的重復(fù)單位是二核苷酸而不是單核苷酸；而且Z－DNA只有一個(gè)螺旋溝，它相當(dāng)于B構(gòu)象中的小溝，它狹而深，大溝則不復(fù)存在。
立即就有幾個(gè)問題被提了出來：這種結(jié)構(gòu)是怎樣生成的？這一結(jié)構(gòu)在天然狀態(tài)下存在嗎？它有什么生物學(xué)意義？
研究表明，Z－DNA的形成是DNA單鏈上出現(xiàn)嘌呤與嘧啶交替排列所成的。比如CGCGCGCG或者CACACACA。這種堿基排列方式會(huì)造成核苷酸的糖苷鍵的順式和反式構(gòu)象的交替存在。當(dāng)堿基與糖構(gòu)成反式結(jié)構(gòu)時(shí)，它們之間離得遠(yuǎn)；而當(dāng)它們成順式時(shí)，就彼此接近。嘧啶糖苷鍵通常是反式的，而嘌呤糖苷酸鍵既可成順式的也可成反式的。而在Z－DNA中，嘌呤堿是順式的。這樣，在Z－DNA中嘧啶的糖苷鏈離開小溝向外挑出，而嘌呤上的糖苷鍵則彎向小溝。嘌呤與嘧啶的交替排列就使得糖苷鍵也是順式與反式交替排列，從而使Z－DNA主鏈呈鋸齒狀或“之”字形。
人們相信，并用實(shí)驗(yàn)證明細(xì)胞DNA分子中確實(shí)存在有Z－DNA區(qū)。而且，細(xì)胞內(nèi)有一些因素可以促使B－DNA轉(zhuǎn)變?yōu)閆－DNA。比如，胞嘧啶第五位碳原子的甲基化，在甲基周圍形成局部的疏水區(qū)。這一區(qū)域擴(kuò)伸到B－DNA的大溝中，使B－DNA不穩(wěn)定而轉(zhuǎn)變?yōu)閆－DNA。這種C5甲基化現(xiàn)象在真核生物中是常見的。因此在生物B構(gòu)象的DNA中某些區(qū)段具有Z－DNA構(gòu)象是可能的。DNA真是一個(gè)構(gòu)象可變動(dòng)態(tài)分子。
Z－DNA有會(huì)么生物學(xué)意義呢？應(yīng)當(dāng)指出Z－DNA的形成通常在熱力學(xué)上是不利的。因?yàn)閆－DNA中帶負(fù)電荷的磷酸根距離太近了，這會(huì)產(chǎn)物靜電排斥。但是，DNA鏈的局部不穩(wěn)定區(qū)的存在就成為潛在的解鏈位點(diǎn)。DNA解螺旋卻是DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等過程中必要的環(huán)節(jié)，因此認(rèn)為這一結(jié)構(gòu)位點(diǎn)與基因調(diào)節(jié)有關(guān)。比如SV40增強(qiáng)子區(qū)中就有這種結(jié)構(gòu)，又如鼠類微小病毒DNS復(fù)制區(qū)起始點(diǎn)附近有GC交替排列序列。此外，DNA螺旋上溝的特征在其信息表達(dá)過程中起關(guān)鍵作用。調(diào)控蛋白都是通過其分子上特定的氨基酸側(cè)鏈與DNA雙螺旋溝中的堿基對(duì)一側(cè)的氫原子供體或受體相互作用，形成氫鍵從而識(shí)別DNA上的遺傳信息的。大溝所帶的遺傳信息比小溝多。溝的寬窄和深淺也直接影響到調(diào)控蛋白質(zhì)對(duì)DNA信息的識(shí)別。Z－DNA中大溝消失，小溝狹而深，使調(diào)探蛋白識(shí)別方式也發(fā)生變化。這些都暗示Z－DNA的存在不僅僅是由于DNA中出現(xiàn)嘌呤－啶嘧交替排列之結(jié)果，也一定是在漫漫的進(jìn)化長(zhǎng)河中對(duì)DNA序列與結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整與篩選的結(jié)果，有其內(nèi)在而深刻的含意，只是人們還未充分認(rèn)識(shí)而已。
DNA構(gòu)象的可變性，或者說DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的多態(tài)性的發(fā)現(xiàn)拓寬了人們的視野。原來，生物體中最為穩(wěn)定的遺傳物質(zhì)也可以采用不同的姿態(tài)來實(shí)現(xiàn)其豐富多彩的生物的奧妙，也讓人們?cè)谶@一領(lǐng)域中探索和攀越時(shí)減少疲勞和厭倦，樂而忘返，從而有更多更新的發(fā)現(xiàn)。
多年來，DNA結(jié)構(gòu)的研究手段主要是X射線衍線技術(shù),其結(jié)果是通過間接觀測(cè)多個(gè)DNA分子有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的平均值而獲得的。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)的樣品分析條件使被測(cè)DNA分子與天然狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)。因此，在反映DNA結(jié)構(gòu)真實(shí)性方面這種方法存在著缺陷。1989年,應(yīng)用掃描隧道顯微鏡(STM)研究DNA結(jié)構(gòu)克服了上述技術(shù)的缺陷。這種先進(jìn)的顯微技術(shù),不僅可將被測(cè)物放大500萬倍,且能直接觀測(cè)接近天然條件下單個(gè)DNA分子的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。應(yīng)該說它所取得的DNA結(jié)構(gòu)資料更具有"權(quán)威性"。表1-6是STM測(cè)到的B-DNA結(jié)構(gòu)參數(shù)及其與X射線衍線資料的比較結(jié)果。STM研究還證實(shí)了d(CG)重復(fù)序列的寡核苷酸片段為Z-DNA結(jié)構(gòu)的事實(shí)。STM技術(shù)的應(yīng)用是DNA結(jié)構(gòu)研究中的重要進(jìn)展,可望在探索DNA結(jié)構(gòu)的某些未知點(diǎn)上展示巨大潛力。
三、基因與基因組
（一） 基因（gene）的現(xiàn)代分子生物學(xué)概念是指能編碼有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或合成RNA所必需的全部核酸序列，是核酸分子的功能單位。一個(gè)基因通常包括編碼蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA的編碼序列，保證轉(zhuǎn)錄和加工所必需的調(diào)控序列和5’端、3’端非編碼序列。另外在真核生物基因中還有內(nèi)含子等核酸序列。
（二）基因組（genome）是指一個(gè)細(xì)胞或病毒所有基因及間隔序列，儲(chǔ)存了一個(gè)物種所有的遺傳信息。在病毒中通常是一個(gè)核酸分子的堿基序列，單細(xì)胞原核生物是它僅有的一條染色體的堿基序列，而多細(xì)胞真核生物是一個(gè)單倍體細(xì)胞內(nèi)所有的染色體。如人單倍體細(xì)胞的23條染色體的堿基序列。多細(xì)胞真核生物起源于同一個(gè)受精卵，其每個(gè)體細(xì)胞的基因組都是相同的。
1. 病毒基因組
2.原核生物基因組
3.真核生物基因組
在高等真核生物中基因序列占整個(gè)基因組不到10%，大部分是非編碼的間隔序列。人類基因組研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在人的基因組中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的基因只占整個(gè)基因組2 %。真核生物基因組的最大的特點(diǎn)是出現(xiàn)分隔開的基因，在這類基因中有編碼作用的序列稱外顯子（exon），沒有編碼作用的序列稱內(nèi)含子（intron），它們彼此間隔排列。
四、各類RNA的結(jié)構(gòu)
絕大部分RNA分子都是線狀單鏈，但是RNA分子的某些區(qū)域可自身回折進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，形成局部雙螺旋。在RNA局部雙螺旋中A與U配對(duì)、G與C配對(duì)，除此以外，還存在非標(biāo)準(zhǔn)配對(duì)，如G與U配對(duì)。RNA分子中的雙螺旋與A型DNA雙螺旋相似，而非互補(bǔ)區(qū)則膨脹形成凸出（bulge）或者環(huán)（loop），這種短的雙螺旋區(qū)域和環(huán)稱為發(fā)夾結(jié)構(gòu)（hairpin）。發(fā)夾結(jié)構(gòu)是RNA中最普通的二級(jí)結(jié)構(gòu)形式，二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步折疊形成三級(jí)結(jié)構(gòu)，RNA只有在具有三級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)才能成為有活性的分子。RNA也能與蛋白質(zhì)形成核蛋白復(fù)合物，RNA的四級(jí)結(jié)構(gòu)是RNA與蛋白質(zhì)的相互作用。
（一） tRNA的結(jié)構(gòu)
tRNA約占總RNA的15%，tRNA主要的生理功能是在蛋白質(zhì)生物合成中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸和識(shí)別密碼子，細(xì)胞內(nèi)每種氨基酸都有其相應(yīng)的一種或幾種tRNA， 因此tRNA的種類很多，在細(xì)菌中約有30~40種tRNA，在動(dòng)物和植物中約有50~100種tRNA。
1. tRNA一級(jí)結(jié)構(gòu)：
tRNA是單鏈分子，含73~93核苷酸，分子質(zhì)量為24 000～31 000，沉降系數(shù)4S。含有10%的稀有堿基。如二氫尿嘧啶（DHU）、核糖胸腺嘧啶（rT）和假尿苷（ψ）以及不少堿基被甲基化, 其3’端為CCA-OH，5’端多為pG, 分子中大約30%的堿基是不變的或半不變的，也就是說它們的堿基類型是保守的。
2. tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)：
tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)為三葉草型（如右圖）。配對(duì)堿基形成局部雙螺旋而構(gòu)成臂，不配對(duì)的單鏈部分則形成環(huán)。三葉草型結(jié)構(gòu)由4臂4環(huán)組成。氨基酸臂由7對(duì)堿基組成，雙螺旋區(qū)的3’末端為一個(gè)4個(gè)堿基的單鏈區(qū)-NCCA-OH 3’，腺苷酸殘基的羥基可與氨基酸α羧基結(jié)合而攜帶氨基酸。二氫尿嘧啶環(huán)以含有2個(gè)稀有堿基二氫尿嘧啶（DHU）而得名，不同tRNA其大小并不恒定，在8-14個(gè)堿基之間變動(dòng)，二氫尿嘧啶臂一般由3~4對(duì)堿基組成。反密碼環(huán)由7個(gè)堿基組成，大小相對(duì)恒定，其中3個(gè)核苷酸組成反密碼子（anticodon），在蛋白質(zhì)生物合成時(shí)，可與mRNA上相應(yīng)的密碼子配對(duì)。反密碼臂由5對(duì)堿基組成。額外環(huán)在不同tRNA分子中變化較大可在4~21個(gè)堿基之間變動(dòng)，又稱為可變環(huán)，其大小往往是tRNA分類的重要指標(biāo)。TψC環(huán)含有7個(gè)堿基，大小相對(duì)恒定，幾乎所有的tRNA在此環(huán)中都含TψC序列，TψC臂由5對(duì)堿基組成。
3. tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)：
二十世紀(jì)七十年代初科學(xué)家用X線射衍技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)為倒L形（如右圖）。tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是氨基酸臂與TψC臂構(gòu)成L的一橫，-CCAOH3’末端就在這一橫的端點(diǎn)上，是結(jié)合氨基酸的部位，而二氫尿嘧啶臂與反密碼臂及反密碼環(huán)共同構(gòu)成L的一豎，反密碼環(huán)在一豎的端點(diǎn)上，能與mRNA上對(duì)應(yīng)的密碼子識(shí)別，二氫尿嘧啶環(huán)與TψC環(huán)在L的拐角上。形成三級(jí)結(jié)構(gòu)的很多氫鍵與tRNA中不變的核苷酸密切有關(guān)，這就使得各種tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)都呈倒L形的。在tRNA中堿基堆積力是穩(wěn)定tRNA構(gòu)型的主要因素。
（二）mRNA
原核生物中mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需加工，直接進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯。mRNA轉(zhuǎn)錄和翻譯不僅發(fā)生在同一細(xì)胞空間，而且這兩個(gè)過程幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。真核細(xì)胞成熟mRNA是由其前體核內(nèi)不均一RNA（heterogeneous nuclear RNA，hnRNA）剪接并經(jīng)修飾后才能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中參與蛋白質(zhì)合成。所以真核細(xì)胞mRNA的合成和表達(dá)發(fā)生在不同的空間和時(shí)間。mRNA的結(jié)構(gòu)在原核生物中和真核生物中差別很大。下面分別作一介紹：
1. 原核生物mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
原核生物的mRNA結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往含有幾個(gè)功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的編碼序列，可翻譯出幾種蛋白質(zhì)，為多順反子。在原核生物mRNA中編碼序列之間有間隔序列，可能與核糖體的識(shí)別和結(jié)合有關(guān)。在5’端與3’端有與翻譯起始和終止有關(guān)的非編碼序列，原核生物mRNA中沒有修飾堿基， 5’端沒有帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒有多聚腺苷酸的尾巴（polyadenylate tail，polyA尾巴）。原核生物的mRNA的半衰期比真核生物的要短得多，現(xiàn)在一般認(rèn)為，轉(zhuǎn)錄后1min，mRNA降解就開始。
2. 真核生物mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
真核生物mRNA為單順反子結(jié)構(gòu)，即一個(gè)mRNA分子只包含一條多肽鏈的信息。在真核生物成熟的mRNA中5’端有m7GpppN的帽子結(jié)構(gòu)，帽子結(jié)構(gòu)可保護(hù)mRNA不被核酸外切酶水解，并且能與帽結(jié)合蛋白結(jié)合識(shí)別核糖體并與之結(jié)合，與翻譯起始有關(guān)。3’端有polyA尾巴，其長(zhǎng)度為20~250個(gè)腺苷酸，其功能可能與mRNA的穩(wěn)定性有關(guān)，少數(shù)成熟mRNA沒有polyA尾巴，如組蛋白mRNA，它們的半衰期通常較短。
（三）rRNA的結(jié)構(gòu)
rRNA占細(xì)胞總RNA的80%左右，rRNA分子為單鏈，局部有雙螺旋區(qū)域具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，原核生物主要的rRNA有三種，即5S、16S和23S rRNA，如大腸桿菌的這三種rRNA分別由120、1542和2904個(gè)核苷酸組成。真核生物則有4種，即5S、5.8S、18S和28S rRNA, 如小鼠，它們相應(yīng)含121、158、1874和4718個(gè)核苷酸。rRNA分子作為骨架與多種核糖體蛋白（ribosomal protein）裝配成核糖體。
所有生物體的核糖體都由大小不同的兩個(gè)亞基所組成。原核生物核糖體為70S，由50S和30S兩個(gè)大小亞基組成。30S小亞基含16S的rRNA和21種蛋白質(zhì)，50S大亞基含23S和5S兩種rRNA及34種蛋白質(zhì)。真核生物核糖體為80S，是由60S和40S兩個(gè)大小亞基組成。40S的小亞基含18S rRNA及33種蛋白質(zhì)，60S大亞基則由28S、5.8S和5S 3種rRNA及49種蛋白質(zhì)組成。
（四）其他RNA分子
20世紀(jì)80年代以后由于新技術(shù)不斷產(chǎn)生，人們發(fā)現(xiàn)RNA有許多新的功能和新的RNA基因。細(xì)胞核內(nèi)小分子RNA（small nuclear RNA，snRNA）是細(xì)胞核內(nèi)核蛋白顆粒（Small nuclear ribonucleoprotein particles，snRNPs）的組成成分，參與mRNA前體的剪接以及成熟的mRNA由核內(nèi)向胞漿中轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。核仁小分子RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）是類新的核酸調(diào)控分子, 參與rRNA前體的加工以及核糖體亞基的裝配。胞質(zhì)小分子RNA（small cytosol RNA， scRNA）的種類很多，其中7S LRNA與蛋白質(zhì)一起組成信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particle，SRP）, SRP參與分泌性蛋白質(zhì)的合成，反義RNA（antisense RNA）由于它們可以與特異的mRNA序列互補(bǔ)配對(duì)，阻斷mRNA翻譯，能調(diào)節(jié)基因表達(dá)。核酶是具有催化活性的RNA分子或RNA片段。目前在醫(yī)學(xué)研究中已設(shè)計(jì)了針對(duì)病毒的致病基因mRNA的核酶，抑制其蛋白質(zhì)的生物合成，為基因治療開辟新的途徑，核酶的發(fā)現(xiàn)也推動(dòng)了生物起源的研究。微RNA（microRNA，miRNA）是一種具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的非編碼RNA，長(zhǎng)度一般為20-24個(gè)核苷酸，在mRNA翻譯過程中起到開關(guān)作用，它可以與靶mRNA結(jié)合，產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄后基因沉默作用（post-transcriptional gene silencing，PTGS），在一定條件下能釋放，這樣mRNA又能翻譯蛋白質(zhì)，由于miRNA的表達(dá)具有階段特異性和組織特異性，它們?cè)诨虮磉_(dá)調(diào)控和控制個(gè)體發(fā)育中起重要作用。
五、RNA組
隨著基因組研究不斷深入，蛋白組學(xué)研究逐漸展開，RNA的研究也取得了突破性的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了許多新的RNA分子，人們逐漸認(rèn)識(shí)到DNA是攜帶遺傳信息分子，蛋白質(zhì)是執(zhí)行生物學(xué)功能分子，而RNA即是信息分子，又是功能分子。人類基因組研究結(jié)果表明，在人類基因組中約有30000～40000個(gè)基因，其中與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)的基因只占整個(gè)基因組的2%，對(duì)不編碼蛋白質(zhì)的98%基因組的功能有待進(jìn)一步研究，為此20世紀(jì)末科學(xué)家在提出蛋白質(zhì)組學(xué)后，又提出RNA組學(xué)。RNA組是研究細(xì)胞的全部RNA基因和RNA的分子結(jié)構(gòu)與功能。目前RNA組的研究尚處在初級(jí)階段，RNA組的研究將在探索生命奧秘中做出巨大貢獻(xiàn)?！ ?/p>
核酸的相關(guān)性質(zhì)
核酸的性質(zhì) (包括化學(xué)、物理、以及光譜學(xué)和熱力學(xué))：
a.化學(xué)：
① 酸效應(yīng)：在強(qiáng)酸和高溫，核酸完全水解為堿基，核糖或脫氧核糖和磷酸。在濃度略稀的的無機(jī)酸中，最易水解的化學(xué)鍵被選擇性的斷裂，一般為連接嘌呤和核糖的糖苷鍵，從而產(chǎn)生脫嘌呤核酸。
② 堿效應(yīng)
1. DNA:當(dāng)PH值超出生理范圍（PH7~8）時(shí)，對(duì)DNA結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生更為微妙的影響。堿效應(yīng)使剪輯的互變異構(gòu)態(tài)發(fā)生變化。這種變化影響到特定堿基間的氫鍵作用，結(jié)果導(dǎo)致DNA雙鏈的解離，稱為DNA的變性
2. RNA：PH較高時(shí)，同樣的變性發(fā)生在RNA的螺旋區(qū)域中，但通常被RNA的堿性水解所掩蓋。這是因?yàn)镽NA存在的2`-OH參與到對(duì)磷酸脂鍵中磷酸分子的分子內(nèi)攻擊，從而導(dǎo)致RNA的斷裂。
③ 化學(xué)變性：一些化學(xué)物質(zhì)能夠使DNA/RNA在中性PH下變性。由堆積的疏水剪輯形成的核酸二級(jí)結(jié)構(gòu)在能量上的穩(wěn)定性被削弱，則核酸變性。
b.物理：
④ 黏性：DNA的高軸比等性質(zhì)使得其水溶液具有高黏性，很長(zhǎng)的DNA分子又易于被機(jī)械力或超聲波損傷，同時(shí)黏度下降。
⑤ 浮力密度：可根據(jù)DNA的密度對(duì)其進(jìn)行純化和分析。在高濃度分子質(zhì)量的鹽溶液（CsCl）中，DNA具有與溶液大致相同的密度，將溶液高速離心，則CsCl趨于沉降于底部，從而建立密度梯度，而DNA最終沉降于其浮力密度相應(yīng)的位置，形成狹帶，這種技術(shù)成為平衡密度梯度離心或等密度梯度離心。
c.光譜學(xué)：
⑥ 減色性：dsDNA相對(duì)于ssDNA是減色的，而ssDNA相對(duì)于dsDNA是增色的。
⑦ DNA純度：A260/A280。
d.熱力學(xué)：
⑧ 熱變性：dsDNA與RNA的熱力學(xué)表現(xiàn)不同，隨著溫度的升高RNA中雙鏈部分的堿基堆積會(huì)逐漸地減少，其吸光性值也逐漸地，不規(guī)則地增大。較短的堿基配對(duì)區(qū)域具有更高的熱力學(xué)活性，因而與較長(zhǎng)的區(qū)域相比變性快。而dsDNA熱變性是一個(gè)協(xié)同過程。分子末端以及內(nèi)部更為活躍的富含A-T的區(qū)域的變性將會(huì)使其赴京的螺旋變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致整個(gè)分子結(jié)構(gòu)在解鏈溫度下共同變性。
⑨ 復(fù)性：DNA的熱變性可通過冷卻溶液的方法復(fù)原。不同核酸鏈之間的互補(bǔ)部分的復(fù)性稱為雜交。
一、 核酸的大小和測(cè)定
一般來說，進(jìn)化程度高的生物DNA分子應(yīng)越大，能貯存更多遺傳信息。但進(jìn)化的復(fù)雜程度與DNA大小并不完全一致，如哺乳類動(dòng)物DNA約為3×109 bp，但有些兩棲類動(dòng)物、南美肺魚DNA大小可達(dá)1010bp到1011bp。
常用測(cè)定DNA分子大小的方法有電泳法、離心法。凝膠電泳是當(dāng)前研究核酸的最常用方法，凝膠電泳有瓊脂糖（agarose）凝膠電泳和聚丙烯酰胺（polyacrylamide）凝膠電泳。
二、核酸的水解
DNA和RNA中的糖苷鍵與磷酸酯鍵都能用化學(xué)法和酶法水解。在很低pH條件下DNA和RNA都會(huì)發(fā)生磷酸二酯鍵水解。并且堿基和核糖之間的糖苷鍵更易被水解，其中嘌呤堿的糖苷鍵比嘧啶堿的糖苷鍵對(duì)酸更不穩(wěn)定。在高pH時(shí)，RNA的磷酸酯鍵易被水解，而DNA的磷酸酯鍵不易被水解。
水解核酸的酶有很多種，若按底物專一性分類，作用于RNA的稱為核糖核酸酶（ribonuclease，RNase），作用于DNA的則稱為脫氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease，DNase）。按對(duì)底物作用方式分類,可分核酸內(nèi)切酶（endonuclease）與核酸外切酶（exonuclease）。核酸內(nèi)切酶的作用是在多核苷酸內(nèi)部的3’，5’磷酸二酯鍵，有些內(nèi)切酶能識(shí)別DNA雙鏈上特異序列并水解有關(guān)的3’，5’磷酸二酯鍵。核酸內(nèi)切酶是非常重要的工具酶，在基因工程中有廣泛用途。而核酸外切酶只對(duì)核酸末端的3’，5’磷酸二酯鍵有作用，將核苷酸一個(gè)一個(gè)切下，可分為5’→3’外切酶，與3’→5’外切酶。
三、核酸的變性、復(fù)性和雜交
（一） 變性
在一定理化因素作用下，核酸雙螺旋等空間結(jié)構(gòu)中堿基之間的氫鍵斷裂，變成單鏈的現(xiàn)象稱為變性（denaturation）。引起核酸變性的常見理化因素有加熱、酸、堿、尿素和甲酰胺等。在變性過程中，核酸的空間構(gòu)象被破壞，理化性質(zhì)發(fā)生改變。由于雙螺旋分子內(nèi)部的堿基暴露，其A260值會(huì)大大增加。A260值的增加與解鏈程度有一定比例關(guān)系，這種關(guān)系稱為增色效應(yīng)（hyperchromic effect）。如果緩慢加熱DNA溶液，并在不同溫度測(cè)定其A260值，可得到 “S”形DNA熔化曲線（melting curve）。從DNA熔化曲線可見DNA變性作用是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度內(nèi)完成的。
當(dāng)A260值開始上升前DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，在上升區(qū)域分子中的部分堿基對(duì)開始斷裂，其數(shù)值隨溫度的升高而增加，在上部平坦的初始部分尚有少量堿基對(duì)使兩條鏈還結(jié)合在一起，這種狀態(tài)一直維持到臨界溫度，此時(shí)DNA分子最后一個(gè)堿基對(duì)斷開，兩條互補(bǔ)鏈徹底分離。通常把加熱變性時(shí)DNA溶液A260升高達(dá)到最大值一半時(shí)的溫度稱為該DNA的熔解溫度（melting temperature Tm），Tm是研究核酸變性很有用的參數(shù)。Tm一般在85～95℃之間，Tm值與DNA分子中G C含量成正比。
（二） 復(fù)性
變性DNA在適當(dāng)條件下，可使兩條分開的單鏈重新形成雙螺旋DNA的過程稱為復(fù)性（renaturation）。當(dāng)熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后復(fù)性稱為退火（annealing）。DNA復(fù)性是非常復(fù)雜的過程，影響DNA復(fù)性速度的因素很多：DNA濃度高，復(fù)性快；DNA分子大復(fù)性慢；高溫會(huì)使DNA變性，而溫度過低可使誤配對(duì)不能分離等等。最佳的復(fù)性溫度為Tm減去25℃，一般在60℃左右。離子強(qiáng)度一般在0.4mol/L以上。
（三） 雜交
具有互補(bǔ)序列的不同來源的單鏈核酸分子，按堿基配對(duì)原則結(jié)合在一起稱為雜交（hybridization）。雜交可發(fā)生在DNA-DNA、RNA-RNA和DNA-RNA之間。雜交是分子生物學(xué)研究中常用的技術(shù)之一，利用它可以分析基因組織的結(jié)構(gòu)，定位和基因表達(dá)等，常用的雜交方法有Southern印跡法，Northern印跡法和原位雜交（insitu hybridization）等?！ ?/p>
核酸的變性和復(fù)性
變性(denaturation)和復(fù)性(renaturation) 是雙鏈核酸分子的二個(gè)重要物理特性。也是核酸研究中經(jīng)常引用的術(shù)語。雙鏈DNA,RNA雙鏈區(qū),DNA: RNA雜種雙鏈(hybrid duplex)以及其它異源雙鏈核酸分子(heteroduplex) 都具有此性質(zhì)。
(1)DNA的變性：
指DNA分子由穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)松解為無規(guī)則線性結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。確切地就是維持雙螺旋穩(wěn)定性的氫鍵和疏水鍵的斷裂。斷裂可以是部分的或全部的，是可逆的或是非可逆的。DNA變性不涉及到其一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。凡能破壞雙螺旋穩(wěn)定性的因素都可以成為變性的條件，如加熱、極端的pH、有機(jī)試劑甲醇、乙醇、尿素及甲酰胺等,均可破壞雙螺旋結(jié)構(gòu)引起核酸分子變性。變性能導(dǎo)致DNA 以下一些理化及生物學(xué)性質(zhì)的改變。
溶液粘度降低。DNA雙螺旋是緊密的"剛性"結(jié)構(gòu),變性后代之以“柔軟” 而松散的無規(guī)則單股線性結(jié)構(gòu)，DNA粘度因此而明顯下降。
溶液旋光性發(fā)生改變。變性后整個(gè)DNA分子的對(duì)稱性及分子局部的構(gòu)性改變, 使DNA溶液的旋光性發(fā)生變化。
增色效應(yīng)或高色效應(yīng)(hyperchromic effect)。指變性后DNA 溶液的紫外吸收作用增強(qiáng)的效應(yīng)。DNA分子具有吸收250－280nm波長(zhǎng)的紫外光的特性，其吸收峰值在260nm。DNA分子中堿基間電子的相互作用是紫外吸收的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),但雙螺旋結(jié)構(gòu)有序堆積的堿基又"束縛"了這種作用。變 性DNA 的雙鏈解開,堿基中電子的相互作用更有利于紫外吸收,故而產(chǎn)生增色效應(yīng)。一般以260nm下的紫外吸收光密度作為觀測(cè)此效應(yīng)的指標(biāo),變性后該指標(biāo)的觀測(cè)值通常較變性前有明顯增加, 但不同來源DNA的變化不一,如大腸桿菌DNA經(jīng)熱變性后,其260nm的光密度值可增加40%以上, 其它不同來源的DNA溶液的增值范圍多在20－30%之間。
以加熱為變性條件時(shí),增色效應(yīng)與溫度有十分密切的關(guān)系,這主要是變性溫度取決于DNA自身的性質(zhì)。熱變性使DNA分子雙鏈解開所需溫度稱為熔解溫度( melting temperature,簡(jiǎn)寫Tm)。因熱變性是在很狹的溫度范圍內(nèi)突發(fā)的躍變過程, 很像結(jié)晶達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)的熔化現(xiàn)象,故名熔解溫度。若以溫度對(duì)DNA溶液的紫外吸光率作圖,得到的典型DNA變性曲線呈S型。S型曲線下方平坦段,表示DNA的氫鍵未被破壞,待加熱到某一溫度處時(shí),次級(jí)鍵突發(fā)斷開,DNA迅速解鏈,同時(shí)伴隨吸光率急劇上升,此后因"無鏈可解"而出現(xiàn)溫度效應(yīng)喪失的上方平坦段。Tm定義中包含了使被測(cè)DNA的50%發(fā)生變性的意義,即增色效應(yīng)達(dá)到一半的溫度作為Tm,它在S型曲線上,相當(dāng)于吸光率增加的中點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)。不同來源DNA間的Tm存在差別,在溶劑相同的前提下,這種差別主要是由DNA本身下列兩方面的性質(zhì)所造成的。(1)DNA的均一性。有二種含義，首先是指DNA分子中堿基組成的均一性,如人工合成的只含有一種堿基對(duì)的多核苷酸片段,與天然DNA比較,其Tm值范圍就較窄。因前者在變性時(shí)的氫鏈斷裂幾乎可"齊同"進(jìn)行,故所要求的變性溫度更趨于一致。其次還包含有待測(cè)樣品DNA的組成是否均一的意思,如樣品中只含有一種病毒DNA,其Tm值范圍較窄, 若混雜有其它來源的DNA,則Tm值范圍較寬。其原因顯然也與DNA的堿基組成有關(guān)。 總的說,DNA均一性,變性的DNA鏈各部分的氫鍵斷裂所需能量較接近,Tm值范圍較窄,反之亦然。(2)DNA的(G+C)含量。在溶劑固定的前提下，Tm值的高低取決于DNA分子中的(G+C)的含量。(G+C)含量越高,即G-C堿基對(duì)越多,Tm值越高。此點(diǎn)是易于理解的,因G-C堿基對(duì)具有3對(duì)氫鍵,而A-T堿基對(duì)只有2對(duì)氫鍵,DNA中(G+C)含量高顯然更能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,破壞G-C間氫鍵需比A-T氫鍵付出更多的能量,故(G+C)含量高的DNA,其變性Tm也高。實(shí)驗(yàn)說明,Tm與DNA中(G+C)含量存在著密切相關(guān)性(圖1-16),從中可看出,變性溫度受到溶液離子強(qiáng)度的影響。Tm與(G+C)含量(X)百分?jǐn)?shù)的這種關(guān)系可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示(DNA溶于0.2mol/L NaCl中):
X%(G+C)=2.44(Tm-69.3)
(2)DNA的復(fù)性：
指變性DNA 在適當(dāng)條件下,二條互補(bǔ)鏈全部或部分恢復(fù)到天然雙螺旋結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象,它是變性的一種逆轉(zhuǎn)過程。熱變性DNA一般經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性,此過程稱之為" 退火"(annealing)。這一術(shù)語也用以描述雜交核酸分子的形成(見后)。DNA的復(fù)性不僅受溫度影響,還受DNA自身特性等其它因素的影響。以下簡(jiǎn)要說明之。
溫度和時(shí)間。變性DNA溶液在比Tm低25℃的溫度下維持一段長(zhǎng)時(shí)間,其吸光率會(huì)逐漸降低。將此DNA再加熱,其變性曲線特征可以基本恢復(fù)到第一次變性曲線的圖形。這表明復(fù)性是相當(dāng)理想的。一般認(rèn)為比Tm低25℃左右的溫度是復(fù)性的最佳條件,越遠(yuǎn)離此溫度,復(fù)性速度就越慢。在很低的溫度(如4℃以下)下,分子的熱運(yùn)動(dòng)顯著減弱互補(bǔ)鏈結(jié)合的機(jī)會(huì)自然大大減少。從熱運(yùn)動(dòng)的角度考慮,維持在Tm以下較高溫度,更有利于復(fù)性。復(fù)性時(shí)溫度下降必須是一緩慢過程,若在超過Tm的溫度下迅速冷卻至低溫(如4℃以下),復(fù)性幾乎是及不可能的,核酸實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常以此方式保持DNA的變性(單鏈)狀態(tài)。這說明降溫時(shí)間太短以及溫差大均不利于復(fù)性。
DNA濃度。復(fù)性的第一步是兩個(gè)單鏈分子間的相互作用“成核”。這一過程進(jìn)行的速度與DNA濃度的平方成正比。即溶液中DNA分子越多，相互碰撞結(jié)合“成核”的機(jī)會(huì)越大。
DNA順序的復(fù)雜性。簡(jiǎn)單順序的DNA分子,如多聚(A)和多聚(U)這二種單鏈序列復(fù)性時(shí),互補(bǔ)堿基的配對(duì)較易實(shí)現(xiàn)。而順序復(fù)雜的DNA,如小牛DNA的非重復(fù)部分,一般以單拷貝存在于基因組中,這種復(fù)雜特定序列要實(shí)現(xiàn)互補(bǔ),顯然要比上述簡(jiǎn)單序列困難得多。在核酸復(fù)性研究中,定義了一個(gè)Cot的術(shù)語,(Co為單鏈DNA的起始濃度,t是以秒為單位的時(shí)間),用以表示復(fù)性速度與DNA 順序復(fù)雜性的關(guān)系。在探討DNA順序?qū)?fù)性速度的影響時(shí),將溫度、溶劑離子強(qiáng)度、核酸片段大小等其它影響因素均予以固定,以不同程度的核酸分子重締合部分(在時(shí)間t時(shí)的復(fù)性率)取對(duì)數(shù)后對(duì)Cot作圖,可以得到如圖所示的曲線,用非重復(fù)堿基對(duì)數(shù)表示核酸分子的復(fù)雜性。如多聚(A)的復(fù)雜性為1,重復(fù)的(ATGC)n組成的多聚體的復(fù)雜性為4,分子長(zhǎng)度是105核苷對(duì)的非重復(fù)DNA的復(fù)雜性為105。原核生物基因組均為非重復(fù)順序,故以非重復(fù)核苷酸對(duì)表示的復(fù)雜性直接與基因組大小成正比,對(duì)于真核生物基因組中的非重復(fù)片段也是如此。在標(biāo)準(zhǔn)條件下(一般為0.18ml/L陽離子濃度,400核苷酸的長(zhǎng)的片段)測(cè)得的復(fù)性率達(dá)0.5時(shí)的Cot值(稱Cotl/2),與核苷酸對(duì)的復(fù)雜性成正比。對(duì)于原核生物核酸分子，此值可代表基因組的大小及基因組中核苷酸對(duì)的復(fù)雜程度。真核基因組中因含有許多不同程度的重復(fù)序列（repetitive sequence)，所得到的Cot曲線要上圖中的S曲線復(fù)雜。
(3)核酸分子雜交：
分子雜交(簡(jiǎn)稱雜交,hybridization)是核酸研究中一項(xiàng)最基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。其基本原理就是應(yīng)用核酸分子的變性和復(fù)性的性質(zhì),使來源不同的DNA(或RNA)片段,按堿基互補(bǔ)關(guān)系形成雜交雙鏈分子(heteroduplex)。雜交雙鏈可以在DNA與DNA鏈之間,也可在RNA與DNA鏈之間形成。雜交的本質(zhì)就是在一定條件下使互補(bǔ)核酸鏈實(shí)現(xiàn)復(fù)性(加熱或堿處理)使雙螺旋解開成為單鏈,因此,變性技術(shù)也是核酸雜交的一個(gè)環(huán)節(jié)。
若雜交的目的是識(shí)別靶DNA中的特異核苷酸序列,這需要牽涉到另一項(xiàng)核酸操作的基本技術(shù)─探針(probe)的制備。探針是指帶有某些標(biāo)記物(如放射性同位素32P,熒光物質(zhì)異硫氰酸熒光素等)的特異性核酸序列片段。若我們?cè)O(shè)法使一個(gè)核酸序列帶上32P,那么它與靶序列互補(bǔ)形成的雜交雙鏈,就會(huì)帶有放射性。以適當(dāng)方法接受來自雜交鏈的放射信號(hào),即可對(duì)靶序列DNA的存在及其分子大小加以鑒別。在現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中,探針的制備和使用是與分子雜交相輔相成的技術(shù)手段。核酸分子雜交作為一項(xiàng)基本技術(shù),已應(yīng)用于核酸結(jié)構(gòu)與功能研究的各個(gè)方面。在醫(yī)學(xué)上,目前已用于多種遺傳性疾病的基因診斷(gene diagnosis),惡性腫瘤的基因分析,傳染病病原體的檢測(cè)等領(lǐng)域中,其成果大大促進(jìn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展?！ ?/p>
核酸的相關(guān)評(píng)論
核酸、蛋白質(zhì)誰更“?！?
一般人都知道，生命是蛋白質(zhì)存在的形式，蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)。在發(fā)現(xiàn)核酸前，這句話是 對(duì)的，但當(dāng)核酸被發(fā)現(xiàn)后，應(yīng)該說最本質(zhì)的生命物質(zhì)是核酸，或是把上述的這句話更正為蛋白體是生命的基礎(chǔ)。按照現(xiàn)代生物學(xué)的觀點(diǎn)，蛋白體是包括核酸和蛋白質(zhì)的生物大分子。
核酸在生命中為什么比蛋白質(zhì)更重要呢?因?yàn)樯闹匾允悄茏晕覐?fù)制，而核酸就能夠自 我復(fù)制。蛋白質(zhì)的復(fù)制是根據(jù)核酸所發(fā)出的指令，使氨基酸根據(jù)其指定的種類進(jìn)行合成，然后再按指定的順序排列成所需要復(fù)制的蛋白質(zhì)。世界上各種有生命的物質(zhì)都含有蛋白體，蛋 白體中有核酸和蛋白質(zhì)，至今還沒有發(fā)現(xiàn)有蛋白質(zhì)而沒有核酸的生命。但在有生命的病毒研究中，卻發(fā)現(xiàn)病毒以核酸為主體，蛋白質(zhì)和脂肪以及脂蛋白等只不過充作其外殼，作為與外 界環(huán)境的界限而已，當(dāng)它鉆入寄生細(xì)胞繁殖子代時(shí)，把外殼留在細(xì)胞外，只有核酸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) ，并使細(xì)胞在核酸控制下為其合成子代的病毒。這種現(xiàn)象，美國科學(xué)家比喻為人和汽車的關(guān) 系。即把核酸比為人，蛋白質(zhì)比作汽車，入駕駛汽車到處跑，外表上看，人車一體是有生命運(yùn)動(dòng)的東西，而真正的生命是人，汽車只是由人制造的載入的外殼。近來科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一 種類病毒，是能繁殖子代的有生命物體，其中只有核酸而沒蛋白質(zhì)，可見核酸是真正的生命物質(zhì)。
因此我國1996年最新出版的《人體生理學(xué)》改變了舊教科書中只提蛋白質(zhì)是生命基礎(chǔ)的缺陷 ，明確提出：“蛋白質(zhì)和核酸是一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)?！?/p>
然而，多少年來，人們?cè)谝晃蹲非蟮鞍踪|(zhì)、維生素、微量元素等營養(yǎng)時(shí)，卻把最重要的角色 ——核酸忘卻了，這不能不說是人類生命史上的一大遺憾。
沒有核酸，就沒有蛋白，也就沒有生命。
然而遺憾的是,從目前的分析來看,人類無法從食物中直接攝取核酸.人體細(xì)胞內(nèi)的核酸都是自己合成的.服用核酸對(duì)人體而言根本毫無營養(yǎng)價(jià)值,相反,有研究發(fā)現(xiàn),過度攝入核酸會(huì)造成腎結(jié)石等疾病.
人造核酸可用于治療白血病
日本工業(yè)技術(shù)院產(chǎn)業(yè)技術(shù)融合領(lǐng)域研究所在8月3日出版的《自然》雜志上發(fā)表論文稱，已開發(fā)出了治療白血病的人造核酸。這種人造核酸就像一把剪刀，可發(fā)現(xiàn)引起白血病的遺傳基因并將其剪除?？蒲行〗M的成員、東京大學(xué)研究生院教授多比良和誠根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，這種人造核酸將來有望成為治療白血病的主要藥物。
這次研究的對(duì)象是慢性骨髓性白血?。∕CL），患者的異常遺傳因子是由兩個(gè)正常的遺傳因子連接而成的，新開發(fā)的人造核酸可以發(fā)現(xiàn)這種變異遺傳基因并將其切斷?？茖W(xué)家過去也發(fā)現(xiàn)過能找到特定的遺傳因子序列并將其切斷的分子，但在切斷特定遺傳因子序列的同時(shí)往往對(duì)正常細(xì)胞造成傷害。而新開發(fā)出的核酸只在發(fā)現(xiàn)異常遺傳因子時(shí)才被激活，平時(shí)則潛伏不動(dòng)。
科研小組用人體白血病細(xì)胞進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。他們將可與人造核酸反應(yīng)的細(xì)胞和不可與人造核酸反應(yīng)的細(xì)胞分別注射到8只實(shí)驗(yàn)鼠的體內(nèi)。移植后第13周時(shí)，不與人造核酸反應(yīng)的細(xì)胞全部死亡，而與人造核酸反應(yīng)的細(xì)胞全部存活，證明人造核酸在生物體內(nèi)十分有效。
科研小組說，此人造核酸的臨床應(yīng)用尚有諸多問題要解決，將來很可能是把患者的骨髓細(xì)胞抽出來，經(jīng)人造核酸處理后，再把正常細(xì)胞的骨髓輸回患者體內(nèi)。
|
|||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
| 關(guān)于“核酸”的留言： |  訂閱討論RSS
|
|
目前暫無留言 | |
| 添加留言 | |