掌握核酸的元素组成与核酸分子组成，了解稀有核苷酸及其主要分布，熟悉细胞内游离核苷酸及其衍生物。

一、核酸的元素组成

构成核酸的主要元素为C、H、O、N、P，其中的P为核酸的特征性元素。

二、核酸的分子组成

1．核酸的基本结构单位是核苷酸

每分子核苷酸（nucleotide）含有的磷酸、氮碱基和戊糖存在1：1：1的关系，也就是说，核酸的基本“元件”是碱基、戊糖和磷酸（图3-1）。多个核苷酸连接成多聚核苷酸。

2．碱基

组成核酸分子中的碱基均为含氮杂环化合物：分别为嘌呤碱（A、G）和嘧啶碱（C、U、T）。稀有碱基通常存在于tRNA中。

3．戊糖

核酸中戊糖均为β-呋喃型。为区别含氮碱基中的碳原子，戊糖碳原子依次以1′至5′表示。DNA分子中的戊糖为β-d-核糖，RNA分子中的戊糖为β-d-脱氧核糖。

4．核苷

核苷是核苷酸水解的中间产物，是戊糖分子中C1′上的半缩醛羟基与嘌呤碱N9或嘧啶碱N1上的氢脱水以糖苷键相连形成的。

5．核苷酸

核苷酸是核苷的戊糖分子中C5′上的羟基与磷酸脱水缩合以磷酯键相连而形成的。生物体内存在的游离核苷酸多是5′-核苷酸。当RNA用碱水解时，可得到2′-核糖核苷酸与3′-核糖核苷酸的混合物。

稀有核苷酸多存在于tRNA分子中。

6．细胞内游离核苷酸及其衍生物

细胞内游离核苷酸包括三磷酸核苷酸NTP（N为A、G、C、U）、脱氧三磷酸核苷酸dNTP（N为A、G、C、T），及其相应的二磷酸核苷酸与一磷酸核苷酸。核苷酸的衍生物有环核苷酸（cAMP，cGMP），具有第二信使（放大激素信号）功能，在代谢调节中起重要作用。

在维生素辅酶中存在着含有核苷酸组成分的辅酶类核苷酸：主要有NAD⁺、NADP⁺、CoA-SH、FAD等（含AMP）。

稀有核苷酸的生物功能

稀有核苷酸通常含量很少或极少，出现频率有高有低，是核酸的正常组分，广泛存在于生物界中，对生物的遗传信息表达具有重要作用。

（1）保护功能：tRNA中的稀有核苷酸大都存在于分子的非配对区，从而改变核酸酶的识别与切割位点，使酶不能水解磷酸二酯键，保持tRNA分子的完整和特定空间结构，从而保护tRNA的重要功能区域（识别密码子的反密码子环、结合核糖体的TψC环）。

（2）控制密码子的识别：tRNA的反密码子5′端第一个稀有核苷酸次黄苷酸（I）具有最大识别（阅读）mRNA上密码子的能力，这对于蛋白质合成过程中保证正确的氨基酸进位及提高遗传信息传递和稳定性。

（3）促进蛋白合成效率：tRNA反密码子3′端邻位的腺嘌呤核苷酸修饰化（主要为甲基化）程度决定其与核糖体和mRNA结合能力；修饰化程度越高，tRNA与核糖体和mRNA结合能力越强，从而提高蛋白质合成效率。

（4）影响蛋白质合成启动：真核生物mRNA5′端的7-甲基鸟嘌呤核苷酸（帽子结构）是蛋白合成起始信号的一部分，与蛋白生物合成的启动密切相关。