核酸

核酸は、ペントース糖、窒素含有塩基、およびリン酸基で構成される分子であるヌクレオチドのポリマーです。

核酸には、デオキシリボ核酸であるDNAとリボ核酸であるRNAの2種類があります。

それらの化学構造は、それらに含まれるペントース糖と窒素含有塩基によって異なります。

RNA中のペントース糖はリボースであり、炭素2にヒドロキシル基が結合しています。DNAの糖はデオキシリボースで、水素原子のみを持ち、炭素2には酸素がありません。

窒素含有塩基は炭素1に結合し、リン酸は炭素5に結合しています。RNAとDNAの両方には、アデニン、シトシン、グアニンの塩基が含まれています。しかし、DNAにはチミンがあり、RNAにはウラシルがあります。

DNAとRNAでは、グアニンとシトシンは相補的な塩基対を形成し、3つの水素結合でつながっています。アデニンとチミンはDNAで塩基対を形成し、アデニンとウラシルはRNAで対になり、どちらも2つの水素結合で結合しています。

さまざまなDNAまたはRNAポリメラーゼ酵素がヌクレオチドの重合を触媒します。

ホスホジエステル結合は、炭素3に結合した水酸基と、次のヌクレオチドの炭素5に結合したリン酸基との間に形成されます。この反応により、結合していない5'末端には遊離リン酸基が残り、結合していない3'末端には遊離ヒドロキシル基が残ります。

相補的な鎖と対になると、2つの分子は反平行になり、一方の鎖の5'末端が他方の鎖の3'末端とペアになります。

鎖は、疎水性効果、ファンデルワールス相互作用、窒素含有塩基間に形成される特定の水素結合などの分子間力によって一緒に保持されます。DNAは、2本のポリヌクレオチド鎖を互いに巻きつけた二重らせんです。対照的に、RNAは一本鎖分子として見出されることが多いです。

ただし、RNAは相補的なRNAまたはDNAに結合できます。また、鎖内相補的な塩基対形成を示すこともでき、その結果、細胞内で異なる機能を持つさまざまなタイプのRNA二次構造が得られます。