核酸は生物にとって不可欠な生体化合物である。 DNAとRNAの2種類があり、同じ基本元素と類似のヌクレオチド単量体からなる高分子鎖ですが、形や機能に特有の違いがあります。 これらの元素は結合して単糖類、リン酸基、核酸塩基（別名：窒素塩基）を形成している。 RNAもDNAもリン酸基は同じ形だが、窒素塩基と糖の分子に違いがある。 核酸鎖を構成するのに必要な元素は、炭素、水素、酸素、窒素、リンの5つである。 リンが加わることで、核酸は他の生体化合物である糖質、脂質、タンパク質と異なる。
- 核酸モノマー
- Deoxyadenosine Monophosphate (dAMP)。 C10H14N5O6P
- Guanosine Monophosphate (GMP)。 C10H14N5O8P
- Deoxyguanosine Monophosphate (dGMP)。 C10H14N5O7P
- Uridine Monophosphate (UMP)。 C9H13N2O9P
- Cytidine Monophosphate (CMP)。 C9H14N3O8P
- Deoxycytidine Monophosphate (dCMP)。 C9H14N3O8P
- Thymidine Monophosphate (TMP)。 C10H15N2O8P
核酸モノマー
核酸モノマーの化学式は、各元素の量を示している。 核酸モノマーは、含まれる窒素塩基の種類によって名前が付けられている。 これらのモノマーは遊離の場合、リン酸基を余分に持ち、二リン酸、三リン酸、ポリリン酸の形態で存在することがある。 RNAまたはDNAポリマーが形成されると、追加のリン酸基が遊離し、単糖に結合しているのは1つだけになる。 リボースまたはデオキシリボースとリン酸基の組み合わせが、糖-リン酸骨格を形成する。 窒素塩基は糖分子に結合している。 糖と窒素塩基が作るヌクレオシドにリン酸基が付加されるとヌクレオチドが形成される。
核酸では、五炭糖にはリボースとデオキシリボースという2種類の構造がある。 前者は酸素分子がもう一つあり、これが水素と結合して水酸基を形成している。
窒素塩基は大きさによって分類される。 プリンと呼ばれる2重環型は大きく長く、5個の窒素原子を含む。 ピリミジンと呼ばれる一重環のものは、2個から3個の窒素原子を含み、小さくて短い。 このことは、DNAの二重鎖の特徴と翻訳プロセスにおいて重要であり、窒素塩基の特定のペアリング（ワトソン・クリックペア）だけが可能であるためである。 これにより、2本の鎖は互いに等距離に保たれる。 どの塩基がどのグループに属するかを覚えるのに役立つニーモニックとして、「Pure As Gold（金のように純粋な）」という言葉があります。 また、アデニンとグアニンが一緒に二重鎖を作ることはできないことも、このことからわかります。 RNAでは、他の塩基の組み合わせも可能で、非ワトソン・クリックペアと呼ばれています。
ワトソン・クリックペアでは、大きな塩基、アデニン、グアニンは決してペアになりません。 同様にプリン同士もつながらない（シトシン、チミン、ウラシル）。 DNAでは、アデニンはチミンと、グアニンはシトシンとしか対にならない。 RNAでは、アデニンはウラシル、グアニンはシトシンと対になる。
以下の画像は、単糖の五角形の形とそれに付随するリン酸基および特定の核酸塩基が明確に定義されている、それぞれのタイプの単量体の化学構造を示しています。 C10H14N5O7P
この化学式はプリン塩基のアデニン（C5H5N5）、リボース（C5H10O5）、リン酸（H3PO4）の和を表すが、分子結合部での縮合反応により水分子（2H20）2つが失われたものである。 これがRNA型である。
Deoxyadenosine Monophosphate (dAMP)。 C10H14N5O6P
この化学式はプリン塩基アデニン（C5H5N5）、デオキシリボース（C5H10O4）およびリン酸（H3PO4）の和を表し、分子結合部での凝縮反応により2水分子を失う（2H20）。 これがDNAの形である。
Guanosine Monophosphate (GMP)。 C10H14N5O8P
プリン塩基グアニン（C5H5N5O）、リボース（C5H10O5）およびリン酸（H3PO4）の和で、分子結合部での凝縮反応により2水分子（2H20）が失われたものです。 これがRNA型である。
Deoxyguanosine Monophosphate (dGMP)。 C10H14N5O7P
プリン塩基グアニン（C5H5N5O）、デオキシリボース（C5H10O4）およびリン酸（H3PO4）の和で、分子結合部での凝縮反応により2水分子（2H20）が失われたもの。 これがDNAの形である。
Uridine Monophosphate (UMP)。 C9H13N2O9P
ピリミジン塩基のウラシル（C4H4N2O2）、リボース（C5H10O5）およびリン酸（H3PO4）の和で、分子結合部での縮合反応により2個の水分子（2H20）が失われます。 RNAにのみ含まれる。
Cytidine Monophosphate (CMP)。 C9H14N3O8P
ピリミジン塩基のシトシン（C4H5N3O）、リボース（C5H10O5）、リン酸（H3PO4）の和で、分子結合部位の縮合反応により水分子が2つ（2H20）失われます。 これがRNA型である。
Deoxycytidine Monophosphate (dCMP)。 C9H14N3O8P
ピリミジン塩基のシトシン（C4H5N3O）、デオキシリボース（C5H10O4）およびリン酸（H3PO4）の和で、分子結合部での凝縮反応により水分子が二つ（2H20）失われたものです。 これがDNAの形である。
Thymidine Monophosphate (TMP)。 C10H15N2O8P
ピリミジン塩基のチミン（C5H6N2O2）、デオキシリボース（C5H10O4）、リン酸（H3PO4）の和で、分子結合部での凝縮反応により水分子が2つ（2H20）失われています。 DNAにのみ含まれる。
