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21.9: 核酸
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核酸
 
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21.9: 核酸

核酸是生命连续性最重要的大分子。它们携带细胞的遗传蓝图,并携带细胞功能指令。

DNA 和RNA

核酸的两种主要类型是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA是所有生物体内的遗传物质,从单细胞细菌到多细胞哺乳动物。它位于真核原子核和细胞器、叶绿体和线粒体中。在原核细胞中,DNA不封闭在膜包络中。

细胞的全部遗传成分是其基因组,基因组研究是基因组学。在真核细胞中,而不是在原核生物中,DNA形成一种复合物,用希石蛋白形成染色质,即真核染色体的物质。染色体可以包含数以万计的基因。许多基因包含制造蛋白质的信息。RNA产品的其他基因代码。DNA通过打开基因"打开"或"关闭"来控制所有的细胞活动。

另一种类型的核酸RNA主要参与蛋白质合成。DNA分子永远不会离开细胞核,而是使用中间体与细胞的其他部分进行交流。此中间体是信使 RNA (mRNA)。其他类型的RNA,如RNA、tRNA和微RNA,都参与蛋白质合成及其调节。

DNA和RNA由称为核苷酸的单体组成。三个组件包括每个核苷酸:氮基、五碳(五碳)糖和磷酸盐组。核苷酸中的每个氮基都附着在糖分子上,糖分子附着在一个或多个磷酸盐组上。氮碱基是核苷酸的重要组成部分,是有机分子,之所以命名,是因为它们含有碳和氮。它们之所以是基础,是因为它们含有氨基组,具有结合额外氢气的潜力,从而降低了其环境中的氢离子浓度,使其更加基本。DNA中的每个核苷酸都包含四个可能的氮碱基之一:腺苷(A)、瓜宁(G)、细胞氨酸(C)和百里香(T)。腺苷和瓜宁被归类为紫菜。紫菜的主要结构是两个碳氮环。细胞素、胸腺素和尿素被归类为以单一碳氮环为主要结构的苯丙胺。这些基本的碳氮环中的每一个都附着着不同的功能组。在分子生物学速记中,我们知道氮基由它们的符号A、T、G、C和U.DNA包含A、T、G和C:而RNA包含A、U、G和C。

DNA中的五糖是脱氧糖,在RNA中,糖是核糖。糖的区别在于核糖的第二碳和脱氧核糖核酸第二碳上的氢氧化物群的存在。磷酸盐残留物附着在一个糖的5+碳的羟基组和下一个核苷酸糖的3+碳的羟基组,形成5+-3+磷酸盐连接。

DNA双螺旋结构

DNA具有双螺旋结构。糖和磷酸盐位于螺旋体外层,形成DNA的骨干。氮基堆叠在内部,就像一对楼梯台阶。氢键将配对相互结合。双螺旋中的每一个碱基对与下一个基对相隔 0.34 nm。螺旋的两根链向相反的方向运行,这意味着一条链的 5+ 碳端将面对其匹配链的 3 + 碳端。只允许某些类型的碱基配对-A 可以与 T 配对,G 可以与 C 配对。这是补充的基本规则。换句话说,DNA链是相互补充的。

Rna

核糖核酸(RNA)主要参与DNA指导下的蛋白质合成过程。RNA通常是单链的,由磷酸盐键连接的核糖核酸酯组成。

RNA有四种主要类型:信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转移RNA(tRNA)和微RNA(米RNA)。第一个,mRNA,携带来自DNA的信息,控制细胞中的所有细胞活动。如果细胞需要某种蛋白质,细胞的基因就会"开启",信使RNA就会在细胞核中合成。RNA碱基序列是DNA编码序列的补充,从中复制。在细胞质中,mRNA与核糖体和其他细胞机制相互作用。

mRNA 被读入称为科顿的三个碱基集中。每个科顿代码为单个氨基酸。通过这种方式,读取 mRNA 并制作蛋白质产品。核糖核糖核(rRNA)是核糖体的主要成分,mRNA与核糖体结合。rRNA 确保 mRNA 和核糖体的正确对齐。核糖体的rRNA也有一种酶活性(肽转酶),并催化两种对齐氨基酸之间的肽键形成。转移RNA(tRNA)是四种RNA中最小的一种,通常有70-90个核苷酸长。它携带正确的氨基酸到蛋白质合成部位。它是 tRNA 和 mRNA 之间的碱基配对,允许正确的氨基酸插入多肽链中。微RNA是最小的RNA分子,其作用包括通过干扰某些mRNA信息的表达来调节基因表达。

尽管RNA是单链的,但大多数RNA类型在补充序列之间显示出广泛的分子内基配对,从而创建了对其功能至关重要的可预测的三维结构。

本文改编自《开放》第3.5章《生物学2e:核酸》。

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