核酸是由核苷酸縮合而成的大分子，大小差異懸殊：較小的MicroRNA只有22個堿基，分子量約7.2 kd；較大的如人類1號染色體DNA，含有2.5億堿基對，分子量高達(dá)千億kd。

核酸按分子中戊糖的種類分為DNA和RNA兩類，DNA主要集中在細(xì)胞核中，在線粒體和葉綠體中也有少量。RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。對病毒來說，或只含DNA，或只含RNA。因此可將病毒分為DNA病毒和RNA病毒兩大類。

核酸按分子中鏈的數(shù)量通常分為單鏈（single strand，ss）和雙鏈（double strand，ds）兩類。DNA一般為雙鏈，作為信息分子；RNA則單雙鏈都有。

其實還有三鏈和四鏈DNA存在，但比較罕見，一般是在特殊情況下形成的，比如端粒的G-四鏈體（G-quadruplex）結(jié)構(gòu)等?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了G-四鏈體結(jié)構(gòu)的RNA，定位于細(xì)胞核處的端粒DNA（PNAS August 17, 2010 107 (33) 14579-14584）。

G-四鏈體結(jié)構(gòu)的RNA，引自PNAS，2010

核苷酸是核酸的構(gòu)件，可分解成核苷和磷酸，核苷又可分解為堿基和戊糖。戊糖有D-核糖和D-2-脫氧核糖兩種，分別對應(yīng)RNA和DNA。堿基則分為嘌呤和嘧啶兩類。

嘧啶堿（pyrimidine, py） 是嘧啶的衍生物，共有三種：胞嘧啶(cytosine, Cyt)、尿嘧啶(uracil, Ura)和胸腺嘧啶(thymine, Thy)。其中尿嘧啶只存在于RNA中，胸腺嘧啶只存在于DNA中，但在某些tRNA中也發(fā)現(xiàn)有極少量的胸腺嘧啶。胞嘧啶為兩類核酸所共有，在植物DNA中還有5-甲基胞嘧啶，一些大腸桿菌噬菌體核酸中不含胞嘧啶，而由5-羥甲基胞嘧啶代替。

嘧啶堿

嘌呤堿(purine, pu) 由嘌呤衍生而來，常見的有兩種：腺嘌呤(adenine, Ade)和鳥嘌呤(guanine, Gua)。嘌呤分子接近于平面，但稍有彎曲。

嘌呤堿

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自然界中還有黃嘌呤、次黃嘌呤、尿酸、茶葉堿、可可堿和咖啡因。前三種是嘌呤核苷酸的代謝產(chǎn)物，是抗氧化劑，后三種含于植物中，是黃嘌呤的甲基化衍生物，能夠競爭性抑制磷酸二酯酶，升高cAMP濃度，具有興奮、強(qiáng)心、利尿作用。

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咖啡因

此外，一些植物激素，如玉米素、激動素等也是嘌呤類物質(zhì)，可促進(jìn)細(xì)胞的分裂、分化。一些抗生素是嘌呤衍生物。如抑制蛋白質(zhì)合成的嘌呤霉素，是腺嘌呤的衍生物。

嘌呤霉素

不同生物體中各種堿基的含量是不同的。（A+T）/（G+C）稱為不對稱比率，不同生物有所不同。比如人的不對稱比率為1.52，藤黃八疊球菌只有0.35。這也說明四核苷酸假說是錯誤的，萊文的測定結(jié)果實在太不準(zhǔn)確了。

除以上五種基本的堿基以外，核酸中還有一些含量極少的稀有堿基，其中大多數(shù)是甲基化堿基。甲基化發(fā)生在核酸合成以后，對核酸的生物學(xué)功能具有重要意義。核酸中甲基化堿基含量一般不超過5％，但tRNA中可高達(dá)10％。