高中化学 58 生物大分子 - 核酸

核酸的组成与分类

组成元素：核酸由碳、氢、氧、氮、磷等元素组成。

基本单位：核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。

分类：根据五碳糖的不同，核酸可分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖。

脱氧核苷酸：是构成DNA的基本单位，根据所含碱基的不同，脱氧核苷酸可分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸四种。

核糖核苷酸：是构成RNA的基本单位，同样根据碱基的不同，核糖核苷酸可分为腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸四种。

结构：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基之间遵循碱基互补配对原则，即腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对。

功能：DNA是遗传信息的携带者，它通过复制将遗传信息传递给子代细胞，在生物的遗传、变异和蛋白质的合成中具有极其重要的作用。

结构：RNA一般是单链结构，但在局部区域也可形成碱基对，如tRNA具有特殊的三叶草二级结构。

功能：RNA在遗传信息的表达过程中起着重要作用。

信使RNA（mRNA）：以DNA为模板转录而成，携带着遗传信息，指导蛋白质的合成。

转运RNA（tRNA）：在蛋白质合成过程中，负责转运氨基酸到核糖体上，其一端具有特定的反密码子，能与mRNA上的密码子互补配对。

核糖体RNA（rRNA）：是核糖体的组成成分，参与核糖体的构成，而核糖体是蛋白质合成的场所。

DNA：主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体中也含有少量的DNA。在真核细胞中，DNA与蛋白质结合形成染色体；在原核细胞中，DNA是裸露的环状分子，不与蛋白质结合。

RNA：主要分布在细胞质中，如mRNA在细胞核中转录形成后，通过核孔进入细胞质中指导蛋白质合成；tRNA和rRNA也主要存在于细胞质中的核糖体等部位。

水解反应：核酸在酸、碱或酶的作用下可发生水解反应。在酸性条件下，核酸可逐步水解为核苷酸；在碱性条件下，核酸的磷酸二酯键容易断裂，也可发生水解。

变性与复性：核酸的双螺旋结构在某些条件下可发生变性，如加热、酸碱处理等，使氢键断裂，双螺旋解开成为单链。当变性条件解除后，两条互补链又可重新结合，恢复双螺旋结构，这一过程称为复性。

核酸是生物体内极其重要的生物大分子，它储存和传递遗传信息，控制着生物体的生长、发育、繁殖和遗传等基本生命活动，对于维持生物物种的稳定性和多样性具有不可替代的作用。其结构和功能的研究是现代生命科学的核心内容之一，在医学、农业、生物技术等领域都有着广泛的应用前景。