说到生物大分子, 众人脑海中常常浮现的是DNA双螺旋那般优雅的结构, 很多人错误地以为用以维持此结构的主要力量是氢键, 实际上氢键主要承担的是二级结构的稳定作用, 像是促使两条链紧密配对。然而倘若我们深入至底层, 试着去探索究竟是什么将一个个核苷酸牢牢串联成一条长长的单链, 也就是维持核酸的一级结构, 答案实则格外硬核且纯粹, 答案就是共价键, 确切来讲是磷酸二酯键。
什么是连接核酸单体的强力胶水
核酸的一级结构, 从本质上来说,是核苷酸的排列顺序稳定核酸一级结构的力是什么？, 把这些核苷酸串在链上的, 恰恰是呈现为链子状的磷酸二酯键, 它是由前一个核苷酸的3'碳原子上的羟基, 与紧邻的下一个核苷酸的5'碳原子上的磷酸基团之间, 发生相应化学反应后形成的, 这化学反应会使化合物分解时在分子层面脱落一分子水, 进而会形成为一种, 极其稳固非常稳定几乎坚不可摧的共价连接, 这种共价连接所具备的键能极其高, 一般情况下通常是需要耗费较高的能量才能够断裂的, 所以它赋予了核酸链具备极高程度的非常高的稳定性, 确保了在遗传信息进行复制以及转录过程中不会轻易地就散架。
普通氢键受热或改变pH值就易解开, 很脆弱, 与之不同, 磷酸二酯键构成了核酸骨架的坚硬脊梁。DNA或RNA, 其多聚核苷酸链的主干由交替的磷酸和戊糖靠这种强力共价键连接而成。这种结构提供了机械强度, 还为碱基序列多样性提供了稳定载体。没有这种强大化学力, 生命最基础的遗传蓝图无法长期保存, 细胞内生化反应会因骨架崩塌陷入混乱。
为什么不是氢键或范德华力
於日常科普里头, 氢键时常遭到过度地强调, 此实因它于双链螺旋之形成里, 充当了关键的角色。氢键笃定是存在着的, 但其主要的作用乃在于两条互补链之间的碱基配对, 又或者是同一链内局部折叠所形成的二级结构方面。就一级结构来讲, 氢键并未参与核苷酸之间的直接连接。要是把核酸链譬喻为一条项链,那么氢键仅仅是项链上相邻扣环之间的微弱磁力稳定核酸一级结构的力是什么？, 然而磷酸二酯键才是真切地将每一颗珠子固定在线上的强力胶水。
那范德华力以及疏水作用力, 虽说对于维持核酸的空间构象有着辅助的作用, 然而该它们属于弱相互作用力范畴, 没办法单独去承担构建那个线性聚合物骨架的任务。这些力极易受到环境因素的影响从而产生波动, 并不具备共价键所拥有的那种确定的方向性以及高键能特性。所以, 明确区分一级结构与高级结构的稳定机制这事是极为重要的。只有理解了磷酸二酯键的核心地位, 才能够真正明白遗传物质为何可以在漫长的进化岁月当中保持信息的准确传递而不出现结构性解体。
