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核酸 编辑
种类
核苷酸是组成核酸的基本单位，即组成核酸分子的单体。一个核苷酸分子是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同可以将核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。
核酸 | DNA | RNA |
|---|---|---|
名称 | 脱氧核糖核酸 | 核糖核酸 |
规则的双螺旋结构 | 通常呈单链结构 | |
脱氧核糖核苷酸 | 核糖核苷酸 | |
五碳糖 | 脱氧核糖 | 核糖 |
A（腺嘌呤） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶） T（胸腺嘧啶） | A（腺嘌呤） G（鸟嘌呤） C（胞嘧啶） U（尿嘧啶） | |
分布 | 主要存在于细胞质 | |
功能 | 作为遗传物质：只在RNA病毒中；不作为遗传物质：在DNA控制蛋白质合成过程中起作用。mRNA是蛋白质是合成的直接模板、tRNA能携带特定氨基酸、rRNA是核糖体的组成成分；催化作用：酶的一种 |
核酸类似物
核酸类似物是与天然存在的RNA和DNA类似（结构相似）的化合物，用于医学和分子生物学研究。核酸类似物在组成核酸的核苷酸分子以及组成核苷酸的碱基、五碳糖和磷酸基团的分子间发生了改变。通常，这些改变使得核酸类似物种的碱基配对和碱基堆积性质发生了改变。比如通用碱基可与所有四个经典碱基配对，又比如磷酸-糖骨架类似物（如PNA）甚至可形成三重螺旋。核酸类似物也称为异种核苷酸，代表了异种生物学的主要支柱之一，即基于替代生物化学的新生自然形式的生命设计。
核酸类似物包括肽核酸（PNA），吗啉代和锁核酸（LNA）以及乙二醇核酸（GNA）和苏糖核酸（TNA）。因为分子主链发生了改变，它们与天然存在的DNA或RNA有明显的不同。
作用
DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。
RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用——其中转运核糖核酸，简称tRNA，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，简称mRNA，是合成蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称rRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所。
此外，现在已知许多其他种类的功能RNA，如microRNA等。
核酸类似物主要用于医学和分子生物学研究 。
核酸的发现
核酸最早于1869年由瑞士医生和生物学家弗雷德里希·米歇尔分离获得，称为Nuclein。
在19世纪80年代早期，德国生物化学学家，1910年诺贝尔生理和医学奖获得者科塞尔进一步纯化获得核酸，发现了它的强酸性。他后来也确定了核碱基。
1889年，德国病理学家Richard Altmann创造了核酸这一术语，取代了Nuclein。
1919年，一位美籍俄罗斯医生和化学家菲巴斯·利文首先发现了单核苷酸的三个主要成分（磷酸盐、戊糖和氮基）的顺序。
1938年，英国物理学家和生物学家威廉·阿斯特伯里和Florence Bell（后来改名为Florence Sawyer）发表了第一个DNA的X射线衍射图谱。
分子大小
核酸分子通常很大。实际上，DNA分子可能是已知的最大的单个生物分子。
但也有比较小的核酸分子。
核酸分子的大小范围从21个核苷酸（小干扰RNA）到大染色体（人类染色体是一个含有2.47亿个碱基对的单个分子）不等。
化学组成
核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核酸和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖，一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外，还有一分子磷酸。
DNA和RNA含有的核糖同，DNA含有脱氧核糖，而RNA含有核糖。此外，DNA和RNA中含有的碱基也有差别：DNA和RNA都含有腺嘌呤，胞嘧啶和鸟嘌呤，但DNA中不含有尿嘧啶，只有胸腺嘧啶
核酸中的糖和磷酸盐通过磷酸二酯键以交替链（糖 - 磷酸骨架）相互连接。磷酸基团所连接的碳是糖的3'-末端，与碳原子结合的碳是5'-末端，这就产生了核酸的方向性。核碱基通过N-糖苷键与糖连接。
在RNA和DNA中也发现了非标准核苷，它们通常来自DNA分子内的标准核苷或初始RNA转录物的修饰。转移RNA（tRNA）分子含有特别多的修饰核苷。
分子组成
天然存在的DNA分子在大多数情况下是双链的，而RNA分子是单链的。然而，有许多例外。一些病毒具有由双链RNA构成的基因组，而其他病毒具有单链DNA基因组，并且在某些情况下，可形成具有三个或四个链的核酸结构。
化学性质
酸效应：在强酸和高温下核酸完全水解为碱基，核糖或脱氧核糖和磷酸。在浓度略稀的无机酸中，最易水解的化学键被选择性的断裂，一般为连接嘌呤和核糖的糖苷键，从而产生脱嘌呤核酸。
碱效应：当pH值超出生理范围（pH7~8）时，对DNA结构将产生更为微妙的影响。碱效应使碱基的互变异构态发生变化。这种变化影响到特定碱基间的氢键作用，结果导致DNA双链的解离，称为DNA的变性。pH较高时，同样的变性发生在RNA的螺旋区域中，但通常被RNA的碱性水解所掩盖。
化学变性：一些化学物质能够使DNA或RNA在中性pH下变性。由堆积的疏水碱基形成的核酸二级结构在能量上的稳定性被削弱，则核酸变性。
物理性质
黏性：DNA的高轴比等性质使得其水溶液具有高黏性，很长的DNA分子又易于被机械力或超声波损伤，同时黏度下降。
浮力密度：可根据DNA的密度对其进行纯化和分析。在高浓度分子质量的盐溶液（CsCl）中，DNA具有与溶液大致相同的密度，将溶液高速离心，则CsCl趋于沉降于底部，从而建立密度梯度，而DNA最终沉降于其浮力密度相应的位置，形成狭带，这种技术成为平衡密度梯度离心或等密度梯度离心。
稳定性：核酸的结构相当稳定，其主要原因有碱基对间的氢键、碱基的堆积作用和环境中的阳离子。
光谱学性质
减色性：dsDNA相对于ssDNA是减色的，而ssDNA相对于dsDNA是增色的。
DNA纯度：通过测量A260/A280和A260/A230进行判断。
变性
在一定理化因素作用下，核酸双螺旋等空间结构中碱基之间的氢键断裂，变成单链的现象称为变性（denaturation）。
引起核酸变性的常见理化因素有加热、酸、碱、尿素和甲酰胺等。在变性过程中，核酸的空间构象被破坏，理化性质发生改变。由于双螺旋分子内部的碱基暴露，其A260值会大大增加。A260值的增加与解链程度有一定比例关系，这种关系称为增色效应（hyperchromic effeCT）。如果缓慢加热DNA溶液，并在不同温度测定其A260值，可得到“S”形DNA熔化曲线（melting curve）。从DNA熔化曲线可见DNA变性作用是在一个相当窄的温度内完成的。
当A260值开始上升前DNA是双螺旋结构，在上升区域分子中的部分碱基对开始断裂，其数值随温度的升高而增加，在上部平坦的初始部分尚有少量碱基对使两条链还结合在一起，这种状态一直维持到临界温度，此时DNA分子最后一个碱基对断开，两条互补链彻底分离。通常把加热变性时DNA溶液A260升高达到最大值一半时的温度称为该DNA的熔解温度（melting temperature Tm），Tm是研究核酸变性很有用的参数。Tm一般在85～95℃之间，Tm值与DNA分子中G C含量成正比。
复性
变性DNA在适当条件下，可使两条分开的单链重新形成双螺旋DNA的过程称为复性（renaturation）。当热变性的DNA经缓慢冷却后复性称为退火（annealing）。DNA复性是非常复杂的过程，影响DNA复性速度的因素很多：DNA浓度高，复性快；DNA分子大复性慢；高温会使DNA变性，而温度过低可使误配对不能分离等等。最佳的复性温度为Tm减去25℃，一般在60℃左右。离子强度一般在0.4mol/L以上。
杂交
具有互补序列的不同来源的单链核酸分子，按碱基配对原则结合在一起称为核酸杂交（hybridization）。杂交可发生在DNA-DNA、RNA-RNA和DNA-RNA之间。杂交是分子生物学研究中常用的技术之一，利用它可以分析基因组织的结构，定位和基因表达等，常用的杂交方法有Southern印迹法，Northern印迹法和原位杂交等。
