核酸是什么,核酸功能和开发应用前景

一、核酸的种类

　　细胞中的核酸有两大类：

　　一是主要分布于细胞核中的脱氧核糖核酸(简写dna);另一是主要分布于细胞质中的核糖核酸(简写rna)。它们是由许多单核苷酸组成的，两类核酸的差异是组成核酸的单位――单核苷酸的化学组成不同，确切地说就是核苷的化学组成有别。

　　核苷(nucleoside)是由一个嘌呤碱基或嘧啶碱基与一个戊碳糖结合而成的糖苷。戊碳糖是d-核糖或2-脱氧-d-核糖。在核苷中，戊碳糖的c1碳原子与嘧啶碱基的n1或嘌呤碱基的n9结合的键称为糖苷键。这种糖苷键称为n-糖苷键，它们一般以β构型存在于自然界。

　　脱氧核糖核苷与核糖核苷分别与磷酸结合，生成相应的核苷酸。脱氧核糖核苷酸是组成dna的单体，核糖核苷酸是组成rna的单体，多个单体之间以磷酸二酯键相连，分别聚合成脱氧核糖核酸或核糖核酸。在核酸分子的两端，总有一个末端带有自由的5′-磷酸，常称5′端，另一个末端带有自由的3′-羟基，称3′端。

　　核苷酸除组成核酸的单体外，某些核苷酸或其衍生物本身就具有重要的生物功能，例如，腺苷与磷酸作用，生成腺苷-磷酸(amp)，还可以酸酐键再接一分子磷酸，生成腺苷二磷酸(adp)，再接一分子磷酸则生成腺苷三磷酸(atp)。腺嘌呤核苷酸是生物体系中普遍通用的能量货币。

　　从以上分子结构图示可见，atp与adp分子中均含有高能磷酸键，以“～”符号表示。每水解一个高能磷酸键，就能释放出约543kj/mol的自由能，可供细胞内的生理活动或生化反应之需。

　　还有一些核苷酸是辅酶(即酶的辅助因子)的组分，如辅酶a(简写coa)的结构中就有腺嘌呤核苷酸。

二、核酸功能和开发应用前景

　　核酸是携带遗传信息，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用据现在市场情况，由于我国对核酸下游制品的开发远远跟不上核酸产业的发展速度，目前核酸制品主。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。

　　要依靠进口，国产核酸不得不先出口国外，经国外企业加工成了最终商品后再返销回来，繁琐的中转程序

　　使企业无法得到预期的经济效益。从长远看，国内的核酸市场非常广阔。首先，我国是味精消费大国，全

　　国味精消费达40万吨/年，即使只有20%需要核糖核酸复配，以0.05%的添加量计，需求量也达400吨/

　　年，加上医药，日用化工，农药等方面的需要，我国年产食糖650万吨左右，糖蜜的副产品量极大。由此

　　可见，在国内发展核酸产业既有充足的原料保障，又有广阔的市场空间，只要做好后加工制品的开发工作，一定能够取得良好的经济效益。

三、核酸的发现

　　1869年，F.Miescher从脓细胞中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，因存在于细胞核中而将它命名为“核质”(nuclein)。但核酸(nucleic acids)这一名词在Miescher发现“核质”20年后才被正式启用，当时已能提取不含蛋白质的核酸制品。早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化学成分，没有人注意到它在生物体内有什么功能这样的重要问题。

　　DNA遗传物质

　　1944年，Avery等为了寻找导致细菌转化的原因，他们发现从S 型肺炎球菌中提取的DNA与R型肺炎球菌混合后，能使某些R型菌转化为S型菌，且转化率与DNA纯度呈正相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发生。结论是：S型菌的DNA将其遗传特性传给了R型菌，DNA就是遗传物质。从此核酸是遗传物质的重要地位才被确立，人们把对遗传物质的注意力从蛋白质移到了核酸上。

　　双螺旋结构

　　核酸研究中划时代的工作是Watson和Crick于1953年创立的DNA 双螺旋结构模型。模型的提出建立在对DNA下列三方面认识的基础上：1.核酸化学研究中所获得的DNA化学组成及结构单元的知识，特别是Chargaff于1950~1953年发现的DNA化学组成的新事实;DNA中四种碱基的比例关系为A/T=G/C=1。

　　2.X线衍射技术对DNA结晶的研究中所获得的一些原子结构的最新参数。

　　3.遗传学研究所积累的有关遗传信息的生物学属性的知识。综合这三方面的知识所创立的DNA双螺旋结构模型，不仅阐明了DNA分子的结构特征，而且提出了DNA作为执行生物遗传功能的分子，从亲代到子代的DNA复制 (replication)过程中，遗传信息的传递方式及高度*性。其正确性于1958年被Meselson和Stahl的著名实验所证实。DNA双螺旋结构模型的确立为遗传学进入分子水平奠定了基础，是现代分子生物学的里程碑。从此核酸研究受到了前所未有的重视。DNA分子具有规则的双螺旋结构。是由两条相互平行且反向右旋的脱氧核苷酸长链所构成，分子中央的碱基碱基互补配对原则以氢键相连。DNA独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力使DNA的两条链“可分”，“可合”，半保留复制自如，“精确”复制的DNA通过细胞分裂等方式传递下去，使子代(或体细胞)含有与亲代相似的遗传物质。但“精确”复制并不是绝对不存在差错，复制差错率非常低(约1~10亿分之一)，然而却导致基因发生突变，出现新基因，产生可遗传的变异，有利于生物的进化。

四、核酸检测的意义

　　有些人认为艾滋病既然无法治愈，查出来也没用，不愿进行核酸检测。实际上，早期诊断、早期治疗不仅有利于延缓病情发展，提高生活质量，还可及时保护他人免受感染，有利于艾滋病的控制。

　　1、解决艾滋病病毒感染的“窗口期”问题原来的HIV免疫学检测方法都存在一定的窗口期。艾滋病病毒在进入人体后，机体需要经过一段时间才会产生抗体，在此期间血液抗体检测呈阴性，抗原抗体通常是在感染后3—6周后才能被检测出来，时间上较久，而且在准确度上会大打折扣。在窗口期虽测不到HIV抗体，但体内已有HIV，因此窗口期同样具有传染性。在血液筛查方面，艾滋病病毒核酸检测无疑可以增加血液的安全性。国家相关法律规定，由窗口期血源引起的感染不属于医疗事故。原来的免疫学检测方法都存在一定的窗口期，这样给血液安全带来很大的威胁。在目前EIA试剂检测后，美国几种主要经血传播病毒的“窗口期”分别为：HIV 22天，HTLV 51天，HCV 72天，HBV 63天;输血后病毒危险性分别为1:493 000，1:641 000，1:103 000和1:63 000。在美国，艾滋病病毒核酸检测已经常规用于HIV 和HCV筛查。这样做大大降低了输血后感染HIV病毒的残余危险性。

　　2、及早发现，早期药物预防，降低感染几率进行HIV病毒核酸检测，能及早发现感染，在HIV病毒入侵两周内，及时注射丙种球蛋白抑制HIV，可以降低被感染的几率。艾滋病病毒是逆转录病毒，所谓逆转录病毒是它在侵入宿主细胞后，以自己的单链RNA为模板，按照碱基互补配对原则，在逆转录酶的作用下，合成cDNA，新合成的cDNA插入宿主的核DNA中，随宿主DNA复制、转录、翻译达到扩增目的病毒。丙种球蛋白是逆转录抑制剂，就是阻止HIV逆转录宿主DNA过程的药物。及时发现，尽早治疗，能降低被感染的几率，也能增强机体对HIV 的特异性细胞和体液免疫应答，缩短潜伏感染的半衰期，维持CD4+ 细胞的功能，减缓艾滋病的病程进展。美国《时代》杂志网站近日发布了“2011年十大医学突破”评选结果。其中有一项即为“艾滋病防治的新进展”。新研究发现，抗逆转录病毒(ARV)药物不仅帮助艾滋病患者抗击HIV，还能让健康人远离艾滋病毒。美国华盛顿大学一项涉及4758名参试者的研究发现，服用该药的健康者HIV感染率降低73%。

　　3、快速排查感染隐患，解除恐艾心理压力近年来，随着艾滋病的迅猛发展，有许许多多的人患上了这种艾滋病恐惧症。恐惧，是人类的一种本能的反应，适度的恐惧对人类的生存是有利的，但不必要的、过分的恐惧却是有害的，是一种心理异常。艾滋病恐惧症就是这样一种心理异常，它包括以下情形：不必要地过分担心自己会得艾滋病，或者毫无根据地怀疑自己感染了艾滋病，患者同时伴有一些情绪异常和行为异常，严重影响其学习、工作、生活及社会交往。