【2.5】核酸(Nucleic Acids)

核酸即多聚核苷酸,是由多个核苷酸通过3′,5′-磷酸二酯键相连的多聚物,可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两类,其中DNA是生物体主要的遗传物质,只有少数病毒以RNA为遗传物质。DNA能作为遗传物质是与其结构分不开的,其一级结构贮存遗传信息,二级结构有助于遗传物质的复制、转录、重组和修复。与DNA单一的功能相比,RNA则是一个多面手,其功能是多方面的,除了作为某些病毒的遗传物质,它还可以在基因表达中起主导作用,甚至还可以作为酶起催化作用。RNA功能的多样性与其复杂多变的结构有关。

  • 通过3′,5′-磷酸二酯键相连的多聚核苷酸(Polynucleotides linkedby3’,5′-phosphodiester bond).
  • 分为RNA和DNA(Ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid)
  • 线性或环状,如果是线性,就有两个不对称的末端:3′-端和5′-端 (Either linear or circular, if linear, there are two asymmetrical ends: 3’- end and 5’-end).
  • 带高度的负电荷(Highly negatively charged).

一、DNA和RNA(DNA and RNA)

  1. DNA一种类型,一项功能(DNA - one type, one purpose)
  2. RNA多种类型,多项功能:编码RNA和非编码RNA(RNA - various types, various purposes: Coding RNA & Non-coding RNA or NcRNA)
  3. 三个重要的差别(Three major differences)

二、DNA和RNA的差别(DNA & RNA Differences)

(为什么DNA2’脱氧,RNA则不(Why is DNA 2’-deoxy and RNA is not)?

  1. 2′ -OH 使得RNA容易水解,特别是在碱性的条件下(2′ -OH groups in RNA make it more susceptible to hydrolysis, especially under alkaline conditions)
  2. DNA缺乏2′-OH则比较稳定,它作为遗传物质,必须稳定 (DNA, lacking 2’-OH is more stable. This makes sense - the genetic material must be more stable)
  3. RNA被设计为需要的时候合成,不需要的时候就降解(RNA is designed to be used and then broken down)

为什么DNA一般含有T,无T(Why does DNA usually contain thymineinstead of uracil)?

  1. C可自发脱氨基成U(Cytosine spontaneously
  2. 修复酶需要识别这中损伤,并用C取代U(Repair enzymes recognize deaminates to form uracil) these “damages” and replace these Us with Cs)
  3. 如果DNA本来就含有U,修复酶难以识别天然的U和损伤的U(But how would the repair enzymes distinguish natural U from mutant U)?
  4. 自然通过使用T解决了这样的困局(Nature solves this dilemma by using thymine (5-methyl-U) in place of uracil)

为什么DNA通常是双链的,而RNA通常是单链的(Why is DNA usually double-stranded while RNA is usually single-stranded)?

  1. 双链的结构使得DNA只能折叠成双螺旋结构,从而更好地行使 其唯一的充当遗传物质的功能(Being double-stranded makes DNAs fold into the double-helix and therefore carry out one only biological function as genetic materials).
  2. 单链的结构使得RNA可折叠成各种各样的三维结构,从而在细 胞里行使多种不同的生物学功能(Being single-stranded enables RNAs to fold into various 3-D structures and therefore fulfill various function).

参考资料

  • 南京大学 杨荣武老师 《结构生物学》课件
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