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鹼基
圖片來自百度

鹼基,在化學中本是「鹼性基團」的簡稱。有機物中大部分的鹼性基團都含有氮原子,稱為含氮鹼基氨基(-NH2)是最簡單的含氮鹼基。 鹼基,在生物化學中又稱核鹼基、含氮鹼基,是形成核苷的含氮化合物,核苷又是核苷酸的組分。鹼基、核苷核苷酸等單體構成了核酸的基本構件。

核鹼基間可以形成鹼基對,且彼此堆疊,所以,它們是長鏈螺旋結構,例如核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)的重要組成部分。

  • 外文名:nucleobase
  • 性 質:嘌呤和嘧啶的衍生物
  • 作 用:組成DNA、RNA
  • 原 則:互補原則

定義

鹼基是合成核苷、核苷酸和核酸的基本組成單位,其組成元素中含有氮,也稱「含氮鹼基」。

種類簡述及發現進程

發現進程

生物體中常見的鹼基有5種,分別是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U) ,2019年又人工合成了4種鹼基,美國科學家StevenA. Benner將這4個新成員分別命名為「Z」「P」「S」「B」(顧名思義,前5種鹼基中,腺嘌呤和鳥嘌呤屬於嘌呤族(縮寫作R),它們具有雙環結構。胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶屬於嘧啶族(Y),它們的環系是一個六元雜環。它們也被稱為主要或標準鹼基。它們是組成遺傳密碼的基本單元,其中鹼基A、G、C和T存在於DNA中,而A、G、C和U存在於RNA中。值得注意的是,胸腺嘧啶比尿嘧啶多一個5位甲基,這個甲基增大了遺傳的準確性。鹼基通過共價鍵與核糖或脫氧核糖的1位碳原子相連而形成的化合物叫核苷。核苷再與磷酸結合就形成核苷酸,磷酸基接在五碳糖的第5位碳原子上)。[1]

新的鹼基

甲基胞嘧啶(mC):源於C,是表觀遺傳機制的主要原因。作為一種重要的表觀遺傳修飾,mC參與基因表達調控、X-染色體失活、基因組印記轉座子的長期沉默和癌症的發生。

甲基腺嘌呤(mA),其主要作用是確定表觀基因組的性質,並因此在細胞的生命過程中發揮重要作用。藻類、蠕蟲以及蒼蠅都擁有mA。mA的主要功能是調控某些基因的表達,因此,構成了一種新的表觀遺傳標記。

新發現的鹼基還有:5-胞嘧啶甲基、5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)、5-胞嘧啶甲酰(5-formylcytosine)和5-胞嘧啶羧基(5-carboxylcytosine) 截至2020年已發現的鹼基種類共有21種。

鹼基配對

在典型的雙螺旋DNA中,每個鹼基對都含有一個嘌呤和一個嘧啶:A與T配對通過2個氫鍵相連,C與G配對或Z配P或S配B是通過3個氫鍵相連。這些嘌呤-嘧啶間的配對現象被稱為鹼基互補,連接DNA兩條鏈的鹼基通常被比喻成梯子中的橫檔梯級。嘌呤和嘧啶間配對的部分原因是受到空間的限制,因為這種配對組合使得DNA螺旋成為一個具有恆定寬度的幾何形狀。 A-T和C-G配對在互補鹼基的胺和羰基之間形成雙或三氫鍵。

修飾鹼基

DNA和RNA分子中還含有核酸鏈形成後經過修飾形成的其它非主要鹼基。這些鹼基大多是在上述嘌呤或嘧啶鹼的不同部位甲基化(methylation)或進行其它的化學修飾而形成的衍生物。DNA中最常見的修飾鹼基是5-甲基胞嘧啶(m5C)。RNA中有許多修飾的鹼基,包括核苷類假尿苷(Ψ)、二氫尿苷(D)、肌苷(I)和7-甲基鳥苷(m7G)中含有的鹼基 [2]次黃嘌呤黃嘌呤是通過誘變劑處理產生的許多修飾鹼基中的兩種 [3] ,它們都是通過脫氨作用(用羰基取代胺基)產生的。次黃嘌呤源於腺嘌呤,黃嘌呤源於鳥嘌呤。

合成鹼基

在醫學中,幾種核苷類似物用作抗癌劑和抗病毒劑。病毒聚合酶將這些化合物與非主要鹼基結合。病人服用的核苷類似物進入體內被轉化為核苷酸而在細胞中被激活.

參考文獻

  1. [鹼基]
  2. University of Warsaw,引用日期2019-08-02
  3. [[Nguyen, T., Brunson, D., Crespi, C.L., Penman, B.W., Wishnok, J.S., Tannenbaum, S.R.DNA damage and mutation in human cells exposed to nitric oxide in vitro:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1992:89 (7), 3030–3034]]