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什麼是核酸

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Thinking about health on the genetic level, For Days focuses on Nucleic Acids (DNA/RNA)

圖1

人體大約由60兆顆細胞組成。每顆細胞中心的是細胞核,周圍的物質構成生命力的基礎,如DNA,其包含生命的重要信息,又如RNA,其基於DNA的信息合成蛋白質。因細胞核內都是酸性的,故其內的物質又稱為"核酸"。(參閱圖1)

DNA儲存基因及蛋白質合成信息

DNA是構成生命之源的物質,包含我們賴以生存的信息。每顆細胞核的中心為染色體(參閱圖2,最右),而DNA精密地編織在其中。 DNA被一捆蛋白質線狀物包裹稱為組蛋白(參閱圖2,左二)。當包裹在組蛋白的DNA擴大,則形成兩條相連的雙螺旋結構(參閱圖2,最左)。圖3為進一步擴大的DNA雙螺旋結構。 DNA包含4種鹼基:A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥嘌呤)及C(胞嘧啶),有關於那種蛋白質製造的資料取決於鹼基的組合。因此DNA常比喻為藍圖。而且,鹼基成對的連接是固定的,永遠是A=T及G=C相連。這對細胞分裂及基因修復的過程尤其重要。當這些鹼基與一顆脫氧核糖(S =脫氧核糖)及三顆磷酸鹽(P =磷酸鹽)相連,則稱之為"核苷酸"(參閱圖4)。 DNA為這些核苷酸及聚合物的集成。有稱一顆人體細胞內,包含大約​​30億對核苷酸鹼基,亦稱為鹼基對,由此組成DNA。

圖2

圖3

圖4

RNA基於DNA的信息製造蛋白質

圖5

RNA與DNA一樣,是支持細胞運作的重要核酸。 RNA與DNA之間存在結構性的差異:四種鹼基中,"T =胸腺嘧啶"由"U =尿嘧啶"取代,糖(S) 由核糖取代,而且與DNA的雙股結構不同,RNA是單股結構(參閱圖5,亦有雙股結構的RNA)。 RNA有三種基本類型,各有不同功能:信息核酸(m-RNA) 抄寫、或複制由DNA蛋白質組成的氨基酸,作為藍圖;傳送核糖核酸(t-RNA) 根據此信息收集氨基酸;核醣體( r-RNA) 組合氨基酸並根據DNA的信息製造蛋白質。因此,RNA就好比工匠。蛋白質合成一直以來被認為是單一進程,由DNA到RNA,但至今才發現這並非事實全部。 RNA並非只涉及於蛋白質合成,RNA存在多種類型,例如那些抑制基因表達,及透過乾擾信息核酸(信息核酸複製DNA的基因信息)工作,阻止蛋白質合成。

核苷酸於細胞分裂的必要性

圖6

當細胞分裂,組成DNA的核苷酸鹼基對會分裂開來,而雙股結構的DNA會分裂成兩獨立單股(參閱圖6)。每一股DNA裡的核苷酸會與擁有固定鹼基的另一核苷酸相連。兩組與原始DNA擁有完全一樣結構的DNA由此生成。然後,細胞一分為二。由於細胞分裂及製造時須要大量核苷酸,人體透過兩種方法合成核苷酸。

核苷酸於人體合成的兩種方法

為補充細胞所須的核苷酸,人體透過兩種方法合成核苷酸:打撈合成及重新合成。 (參閱圖7)。
從頭合成主要在肝臟合核苷酸。由於核苷酸的製造過程長,使用蛋白質作原料,高度依賴肝臟。

圖7

分段合成的方法使用攝取自食物的核苷及核苷酸(糖和鹼基的組合,參閱圖4)。當進食,我們食入生物的細胞,而這些細胞的中心同樣有細胞核,當中包含核酸如DNA。吸收這些核酸作為核苷,並在肝臟用作合成核苷酸,所須的能量遠遠低於在肝臟使用蛋白質合成核苷酸。但是,肝臟功能隨年紀衰退,而執行從頭合成的能力亦下降,依賴分段合成製造核苷酸變得愈來愈重要。

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