一、概述
核酸是一類十分重要的生物大分子。任何生命的有機體,無論是病毒、細菌,還是動物及植物,都含有核酸。核酸是活細胞成分中最關鍵的物質。核酸可以區分為脫氧核糖核酸(簡寫DNA)和核糖核酸(簡寫RNA)二大類。一般DNA主要存在于細胞核內,而在線粒體、葉綠體中含量較少;RNA則主要存在于細胞質中。所有的細胞都將同時含有DNA和RNA。
核酸的生理作用主要是遺傳。但是,隨著研究的進一步深入,現在人們已發現核酸還具有一些其他的功能。對核酸的結構和功能的研究,是目前分子生物學研究的主要內容,也是營養學所重視的方向。動植物性食品中,都包含有一定含量的核酸。但是,食品中的核酸,似乎沒有那么重要的生物學功能。這當然與核酸代謝及核酸本身有很大的關系。
二、物理性質和化學性質
純DNA為白色纖維狀物質,RNA則為白色粉末或結晶體。它們均為極性化合物,一般溶于水而不溶于有機溶劑。
核酸屬于兩性電解質,具有一定的等電點值。大多數情況下,核酸的酸性電離要強于堿性電離,所以核酸一般偏酸性。一般DNA分子的長度約有幾個厘米,但是直徑卻只有2nm,所以長度與直徑之比約為 107數血級。這樣DNA的粘度,就將會很大。即使是極稀的溶液,也是如此。對于RNA,由于它比DNA要短的多,所以,其粘度也相應地要小得多。
核酸具有強烈的紫外吸收能力。一般其最大吸收蜂值在260nm處,而在230nm處則還有一個低谷。當受到熱、酸、堿、電解質溶液、尿素、酰胺和乙醇等因素的作用時,和蛋白質變性一樣,將發生核酸的變性。一般RNA的變性過程和相關的結果均不如DNA明顯。在核酸變性中,由于溫度的升高而引起的變性,稱作為熱變性。一般DNA的熱變性溫度值為80~100℃。發生熱變性后的DNA,將會出現物理和化學性質的許多比較大的變化,例如在260nm處的紫外光吸收能力將大大增強和溶液粘度降低等。
與蛋白質不一樣的是,一般加熱后的DNA溶液,經過小心操作,在5~6h的時間里緩緩冷卻到室溫時,仍將可以恢復到以前的存在狀態,并將重新得到原本具有的雙螺旋結構和物理及化學性質。這種現象也就是所謂的變性DNA的復原。但是,如果冷卻速度過快,則變性就很難恢復原狀。核酸在酸、堿和酶的作用下,可以發生斷裂,生成片斷,以至最終成為核苷酸、核苷、磷酸等成分。
三、代謝
核酸的代謝,分為核酸的分解代謝和核酸的合成代謝二個部分。
1、分解代謝
核酸在一系列酶的協同作用下,將首先降解為核苷酸,然后經過不同的代謝途徑,核苷酸直接或間接地產生嘌呤堿和嘧啶堿以及戊糖及其磷酸化合物。其中的嘌呤堿和嘧啶堿可以繼續發生降解生成小分子。分解過程中產生的核苷;堿基和堿基降解物可以被重新利用,也可以被直接排出體外。在核酸代謝過程中產生的核苷酸,是一類十分重要的生化物質,幾乎參加了所有的細胞生化反應過程。
2、合成代謝
機體可以由小分子化合物開始,經過一系列的生化反應完全合成出核酸大分子產物。合成核酸的步驟或內容大致有:嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的合成,核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成,脫氧核糖核苷酸的合成,DNA的復制過程和RNA的轉錄過程。
核酸在生物遺傳過程中,具有最重要的作用。遺傳信息由DNA到RNA到蛋白質方向的傳遞,是生物種屬性的保證。