核酸的基本组成单位

二、核酸的基本组成单位——核苷酸

核酸在核酸酶的作用下水解成核苷酸，核苷酸是核酸的基本组成单位。核苷酸完全水解的产物为碱基、戊糖和磷酸，它们是构成核苷酸的基本组分。

1.碱基　核酸中的碱基可分为嘌呤和嘧啶两类。常见的嘌呤类包括腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），常见的嘧啶类包括尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）（图3－1）。DNA主要含有A、G、C、T，RNA主要含有A、G、C、U。

图3－1　嘌呤和嘧啶的化学结构式

2.戊糖　核酸中的戊糖有两种：核糖和2′－脱氧核糖。戊糖中的碳原子编号加撇（如C－1′），以区别于碱基中的碳原子编号（图3－2）。DNA含核糖，RNA含脱氧核糖。

3.磷酸　RNA和DNA中都含有磷酸。

碱基、戊糖和磷酸通过一定的方式相互连接而成的化合物称为核苷酸。含有核糖的核苷酸称为核糖核苷酸，含有脱氧核糖的核苷酸称为脱氧核糖核苷酸（图3－3）。

图3－2　核糖和脱氧核糖的化学结构式

图3－3　核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸的结构式

RNA的基本组成单位是四种核糖核苷酸，DNA的基本组成单位是四种脱氧核糖核苷酸。构成两类核酸的基本组分及主要核苷酸见表3－1。

表3－1　构成核酸的基本组分及主要核苷酸

三、几种重要的游离核苷酸

（一）多磷酸核苷酸

核苷酸的磷酸基可进一步磷酸化，生成二磷酸核苷（NDP），这里N代表A、G、C、U等碱基）和三磷酸核苷（NTP）。如腺苷酸磷酸化后可生成二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）（图3－4），它们的分子中含有高能磷酸键，其中ATP是体内最重要的高能化合物。

图3－4　AMP、ADP及ATP的结构关系

在水解反应中释放的能量高于21kJ/mol的化学键称为高能键，含有高能键的化合物称为高能化合物。ATP分子末端的两个磷酸键属于高能键，当ATP水解生成ADP和Pi，ADP水解生成AMP和Pi时，释放的能量相同，且大于21kJ/mol。因此，ATP和ADP都是高能化合物，它们分子中的高能磷酸键用“～P”表示。ATP是体内最重要的多磷酸核苷酸，是机体生命活动可直接利用的能源。由于ATP具有改善各种器官的功能状态和提高生命活力的作用，临床主要用于治疗心功能不全、肝炎等，还常用其组成能量合剂。

（二）环化核苷酸

体内重要的环化核苷酸有3′，5′－环化腺苷酸（cAMP）和3′，5′－环化鸟苷酸（cGMP）（图3－5），它们是细胞信号传导过程中的第二信使，具有重要的调控作用。临床用丁酰cAMP治疗心绞痛、心肌梗死等冠心病发作。

图3－5　环化核苷酸