腺嘌呤和鸟嘌呤是dna和rna中的两个天然碱基,它们属于嘌呤类化合物。嘌呤分子是氮杂双稠环结构,由嘧啶环和咪唑(imidazole)环相并而成(图1-5)。特别需指出的是嘌呤环在命名时,分子中的每个原子都要编号,包括两个桥头碳原子;编号顺序是按习惯而固定的,这两点不同于其他的双或多稠环体系的命名规则。
嘌呤这样结构的化合物首次于1895年由e.fischer等人用化学方法合成制得,他们合成的第一个嘌呤化合物是尿酸。嘌呤的命名也是由fischer用拉丁语的purum(“纯”的意思)和uricum(尿酸)组合而成:purine(嘌呤)。
在嘌呤类核苷(purine-nucleosides)中还有一个重要的核苷为肌苷(inosine,或者称为次黄嘌呤核苷),在dna中存在,它和鸟苷一起作为dna的分解产物,是最先被分离出来的嘌呤类核苷。和嘧啶类核苷一样,对于嘌呤类核苷的结构阐明仍需要基本的化学反应来证明。
首先在不影响糖苷键稳定性的情况下,人们对腺苷和鸟苷分别用亚硝酸来处理,将氨基转化为羟基,生成相应的次黄嘌呤和黄嘌呤核苷(在生物体内腺苷和胞苷一样,很容易在酶的作用下,脱氨基分别转化为肌苷和尿苷,同样在用化学品处理核苷时,也常会使这两个核苷碱基中的氨基转为羟基);另外,嘌呤类核苷和嘧啶类核苷一样,可以轻松地经酸性水解得到嘌呤碱,以及腺苷经溴化后也易得到c-8的溴化物,综合以上化学反应结果可见嘌呤苷的糖苷键不在碱基的侧链上,也不是c-糖苷键,必然和略啶核苷一样是n-糖苷键。
对于是否为n-1或n-3(嘌呤的嘧啶环上)的糖苷键,以下事实已予否定:鸟苷经脱氮基转化为黄嘌呤核苷,黄嘌呤核苷在重氮甲烷作用下,得到相应的甲基化产物茶碱核苷(thoephyline-nucleoside,26,或称1,3-二甲基黄嘌呤核苷,见图1-6)。
因此,嘌呤类核苷中的糖苷键仅可能是在咪唑环上的n-7和n-9位上。对糖苷键的位置确定人们借助紫外(uv)吸收光谱成功地获得清晰的证明,如gulland等人利用uv-吸收光谱的性质,即杂环化合物n-糖苷键的uv光谱吸收特性和嘌呤相应位置上有取代基(如烷基)时的光谱吸收特性一致,例如腺苷的uv-吸收光谱λmax=262nm,同样9-甲基腺嘌呤的uv-光谱吸收带在260nm也有最大吸收峰(λmax=260nm),但7-甲基腺嘌呤的uv吸收光谱则有明显的区别,λmax=270mm,通过比较可知腺嘌呤核苷的n-糖苷键在n-9位上.鸟甘的uv光谱数据同样地和9-甲基鸟嘌呤一致。所以,嘌呤类核苷的糖苷键在n-9位上。
另外,核酸中除存在着以上所述的五种主要核苷外,在活细胞的核酸中,常因核酸的来源不同(如物种,不同组织等),可分离出一些修饰性核苷,也常称为“稀有核苷”。在不同的生物体中被修饰的程度也不一样,有的占核酸总量的万分之几,有的高达近16%。修饰常发生在碱基上(如甲基化等),也有少量在糖环上。至今,绝大多数稀有核苷的结构已被确定,其中40多个稀有核苷的生物功能已被研究清楚,其余大多数稀有核苷的生物功能有待于研究,稀有核苷长期以来一直是遗传学家,生物化学家,医学家等关注的问题。
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