生物分子、聚合物與合成

核苷酸(nucleotide)

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核苷酸是 DNA 和 RNA 的磚塊——遺傳字母表裡的字母,串接起來拼出一個基因的那種單元。它也是細胞裡攜帶能量的分子(ATP 就是一種核苷酸)。每個核苷酸都是恰好三個部件拼接而成的小分子組合:一個糖、一個含氮的鹼基、一個磷酸基團。

依次看這三個部件。糖是一個五碳單醣——RNA 裡是核糖,DNA 裡是去氧核糖(少一個氧)——處於它的環式(呋喃糖)形態。一個含氮鹼基,即一個富含氮的平面環(DNA 裡是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶,RNA 裡是尿嘧啶),透過糖苷鍵接在糖的異頭碳上,得到核苷。再加上一個磷酸基團,酯化到糖的一個羥基上,核苷就成了核苷酸。要搭出 DNA 或 RNA 鏈,一個核苷酸的磷酸再與下一個的糖形成第二個酯,如此反覆;結果是一條糖-磷酸-糖-磷酸交替的主鏈,鹼基像梳齒一樣從側面伸出來。這些磷酸酯連接,就是核酸的主鏈。

核苷酸之所以重要,是因為那伸出來的鹼基才是資訊所在。在雙鏈 DNA 中,一條鏈上的鹼基透過氫鍵與另一條鏈上互補的鹼基配對(A 配 T,G 配 C),把兩條主鏈拉成著名的雙螺旋。沿主鏈排列的鹼基順序,就是遺傳密碼。注意這需要多少新化學:一個環式的糖、一個糖苷鍵、幾個磷酸酯——全是你已經會的官能團反應——組裝成了儲存生命指令的分子。

腺苷一磷酸(AMP)就是一個核苷酸:核糖(糖)+ 腺嘌呤(鹼基,由糖苷鍵相連)+ 一個磷酸(糖上的一個酯)。再加兩個磷酸就是 ATP,細胞的能量貨幣——還是同一套三部件設計,只是磷酸尾巴更長。

糖 + 鹼基 + 磷酸,由糖苷鍵和磷酸酯連接——這就是 DNA、RNA 和 ATP 的單元。

把詞分清:單是鹼基;鹼基 + 糖 = 核苷;鹼基 + 糖 + 磷酸 = 核苷酸。遺傳學裡的「鹼基」(腺嘌呤等)與布朗斯特鹼不是一回事,儘管這些環因為氮上的孤對電子確實帶點弱鹼性。

又稱
nucleoside phosphate核甘酸