생체 성분의 화학 | 핵산

핵산의 구조

생물은 유전 정보의 저장과 전달이라는 기본적인 기능을 위해 데옥시리보핵산(DNA)과 리보핵산(RNA)이라는 고분자 물질을 함유한다. 이들 핵산은 유전 정보를 저장 전달하는 것 이외에도 이 정보를 각 세포의 특징적인 단백질로 정확하게 합성하도록 번역하기도 한다.

 

핵산의 기본 단위를 nucleotide라하며 각 nucleotide는 purine 또는 pyrimidine의 염기, 5탄당 그리고 인산으로 구성되어 있다. 염기와 당으로만 구성된 물질을 nucleoside라 하며 핵산을 부분 가수분해할 때 생긴다. DNA는 당으로 2-deoxy-D-ribose를 함유하고, 염기로는 purine 염기로서 Adenine(A)과 Guanine(G) 그리고 pyrimidine 염기로는 Cytosine(C)과 Thymine(T)을 함유하고 있다. RNA는 당으로 D-ribose를 함유하고, 염기는 DNA의 Thymine 대신 Uracil(U)를 함유한다.

 

 

① 푸린(Purine)과 피리미딘(Pyrimidine)

 

유리 purine, pyrimidine 염기들은 비교적 물에 잘 녹지 않으며 약알칼리 화합물이기 때문에 pH에 따라 두 가지 이상의 tautomeric form으로 존재할 수 있다. 예를 들어 uracil은 lactam과 lactim 형으로 존재 가능한데 pH 7.0에서는 주로 lactam형이 많이 존재한다.

 

 

위에서 열거한 기본적인 염기 이외에도 많은 종류의 염기들이 소량으로 존재하고 있다. Pyrimidine 중에서는 5-methylcytosine, 5-hydroxymeth- ylcytosine 등이 있고 purine으로는 hypoxantine, 1-methylguanine 등이 있다.

 

② 뉴크레오시드(Nucleoside)

Nucleoside는 purine 또는 pyrimidine 염기가 N-β-glycoside bond로 ribose 또는 deoxyribose에 결합한 것이다. Pyrimidine은 1번 위치, purine은 9번 위치에 결합된다.

 

 

 

③ 뉴클레이티드(Nucleotide)

Nucleotide는 인산이 nucleoside의 당, 5'-hydroxyl기와 ester를 형성한 것이다. Nucleotide는 흔히 phosphonucleoside 또는 염기를 참고하여 이름을 붙인다. 예를 들어 guanosine monophosphate(GMP), adenosine triphos- phate(ATP), uridine triphosphate(UTP) 등과 같이 부른다.

 

 

 

그밖에도 2', 3' 또는 5'-hydroxyl기와 esterification하여 여러 종류의 다른 nucleotide가 생기는데 adenosine-3',5'-cyclic monophosphate (cAMP), deoxythymidine-3',5'-diphosphate 등이 있다.

 

 

④ 핵산의 일차구조

DNA와 RNA는 한 nucleotide의 5' 위치로부터 다음 nucleotide의 3' 위치에 걸쳐서 이루어지는 phosphodiester 결합으로 nucleotide가 연속적으로 결합한 직선형의 중합체이다.

 

 

 

핵산의 기능

핵산은 단백질, 지방질, 탄수화물과 같이 생체에 있어서 중요할 뿐 아니라 생물과 무생물의 기본 조건인 자기 증식에 없어서는 안 되는 물질이다. Virus에 있어서 자기증식하는 것은 단백질이 아니고 핵산성분이다. 핵산은 단백질의 생물학적인 특징과 활성에 있어서 결정적 역할을 하고 있다. 즉, 어느 생물이든 그 생물학적인 특징이나 활성을 지닌 생명현상을 가진 단백질 합성에는 핵산의 절대적인 지배를 받기 때문이다.

핵산에는 DNA와 RNA의 두 종류가 있는데 이들의 기능에는 큰 차이가 있다. DNA는 그 큰 분자구조 속에 유전정보를 갖고 있으며 이것을 전달하기 위하여 자기복제의 모형을 만든다. DNA는 또한 단백질의 아미노산 결합순서를 유전정보에 따라서 지시할 수 있다. 그러나 단백질합성에 있어서의 DNA는 그 자체가 모형으로 되지 않고 RNA가 DNA의 유전정보를 복제한 모형으로서 작용한다.

 

 

 

 

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