核酸一般指生物大分子的DNA(Deoxyribonucleicacid)和RNA(Ribonucleicacid)，而核酸類物質(zhì)(NAS，NucleicAcidSubstance)還包括核苷酸(NT，Nucleo—tide)及其衍生物等小分子物質(zhì)。構(gòu)成DNA的單體是脫氧核糖核苷酸(dNMP)，有dAMP，dGMP，dCMP和dTMP四種；而構(gòu)成RNA的單體是核糖核苷酸(NMP)，除AMP、GMP、CMP和UMP四種外，生物體中還有次黃嘌呤核苷酸(肌苷酸，IMP)和黃嘌呤核苷酸(XMP)等諸多衍生物。核苷酸可以分子內(nèi)環(huán)合生成環(huán)化核苷酸(如cAMP)，或附加磷酸基團生成核苷二磷酸、核苷三磷酸等。

核苷酸通過相互之間形成磷酸二酯鍵而生成DNA和RNA(見圖1)。核苷酸脫去磷酸后生成核苷(NS，Nucleoside)。核苷酸衍生物在生物體內(nèi)發(fā)揮著重要的功能，部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。以NT或Ns為主要結(jié)構(gòu)單元的生物大分子和小分子都屬于NAS，特別是RNA種類繁多，功能多樣，既可以攜帶和轉(zhuǎn)移遺傳信息，又可催化蛋白質(zhì)合成和RNA加工等生物反應(yīng)，還可以參與基因表達的調(diào)控?？梢姡琋AS是一類非常重要的生物分子，它們參與遺傳、基因表達與調(diào)控、生化反應(yīng)等多種生物活動。NAS既是細胞構(gòu)建的主要材料，又是調(diào)節(jié)細胞功能和傳遞信息、能量和反應(yīng)基團的重要“載體”。

在多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸四種生物大分子物質(zhì)中，核酸是組成單元相對簡單(A、G、C、T、U五種主要堿基)，而又功能多樣的分子。但人類對于核酸的認識卻晚于其他生物大分子，直到1953年watson和crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以后，核酸的相關(guān)研究才快速發(fā)展。另外，對于核酸仍然有許多難解之謎，如對于近幾年發(fā)現(xiàn)的人體內(nèi)數(shù)以萬計的環(huán)狀單鏈RNA(circRNA)的功能，我們?nèi)匀恢跎?。最為神奇的是，早?970年代初期，美國植物病理學(xué)家Diener等發(fā)現(xiàn)了類病毒(Viroids)，它只由數(shù)百堿基長的環(huán)狀單鏈RNA構(gòu)成。類病毒不含蛋白質(zhì)外殼等其他分子，但能感染高等植物致病或致死。

核酸營養(yǎng)是指外源核酸類物質(zhì)(NAS)被分解、吸收和利用，具有為生物體提供材料、能量和調(diào)控因子的功能。雖然早在1960年代，生物學(xué)家就開始對核酸營養(yǎng)開展研究，但科學(xué)家們的興趣還主要在于研究NAS在細胞內(nèi)的功能，發(fā)展《分子生物學(xué)》和《生物信息學(xué)》等新興學(xué)科。核酸營養(yǎng)研究沒有引起科學(xué)家足夠興趣的另一個原因是，即使食物中短期缺乏核酸也不會造成生物體的死亡或嚴(yán)重病癥，而且核酸攝入被認為可能會誘發(fā)痛風(fēng)。長期以來，由于在營養(yǎng)功能和作用機理未被闡明之前，市場上就出現(xiàn)了核酸類功能性食品、添加核苷酸的嬰兒奶粉、飼料添加劑、肥料添加劑等各種人為添加核苷酸的產(chǎn)品，人們在對核酸營養(yǎng)功能的認識上產(chǎn)生了不少爭議。目前，學(xué)術(shù)界和社會上都存在認識上的相互矛盾。

例如，我們的食物原料都來源于由細胞組成的生物，而細胞中都會有NAS(如活細菌中含量約為7％，酵母中約為10％，富含精子的魚白中含量高達15％以上)，科學(xué)家們也大都認為人體會對其進行吸收和利用，但在營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域?qū)ζ溲芯可跎伲浑m然研究表明添加核苷酸具有改善生物或細胞活力的功效，但也有人認為食品中的核酸已經(jīng)足夠，無需額外補充；由于攝入核酸過多會加重痛風(fēng)患者的癥狀，也有人認為核酸不但營養(yǎng)價值低，還是有害物質(zhì)。總之，一方面是核苷酸的生產(chǎn)和應(yīng)用越來越多，另一方面，多數(shù)人仍對其營養(yǎng)價值半信半疑，甚至是避而遠之。隨著分子生物學(xué)和營養(yǎng)學(xué)(特別是分子營養(yǎng)學(xué))等學(xué)科的發(fā)展，再加上人們對健康的要求逐步提高，近年來對核酸營養(yǎng)作用的研究熱度增加，并產(chǎn)生了一些新的認識。另一方面，由于仍然缺乏基礎(chǔ)研究，相關(guān)知識比較零散，特別是對于食物中核酸被生物體利用的程度和機制幾乎仍然是空白。

在現(xiàn)有的營養(yǎng)學(xué)教科書中，也很少涉及核酸或核苷酸相關(guān)的內(nèi)容。雖然有關(guān)核苷酸營養(yǎng)的綜述較多，也有相關(guān)的專著出版，但涉及大分子核酸的綜述較少。有關(guān)核苷酸對人的營養(yǎng)作用的代表性綜述出現(xiàn)在1995年，1995年之后的綜述主要是針對免疫、腸道或嬰兒奶粉中添加核苷酸等某一個主題，或有關(guān)核苷酸對于動物養(yǎng)殖的營養(yǎng)作用的綜述。本文在對核酸營養(yǎng)的理論基礎(chǔ)及發(fā)展歷程進行說明的基礎(chǔ)上，就核酸營養(yǎng)功能的最新研究成果進行介紹，并對一些矛盾和爭議進行討論，希望能引起更多的生物、水產(chǎn)養(yǎng)殖、藥物、食品、海洋生態(tài)等交叉學(xué)科的學(xué)者的關(guān)注，并促進核酸在生物工程、土壤與海洋環(huán)境、水產(chǎn)養(yǎng)殖、禽畜養(yǎng)殖、食品添加劑等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

一、核酸代謝與營養(yǎng)的理論基礎(chǔ)

作為異養(yǎng)生物，動物從食物中汲取營養(yǎng)，一方面作為生長和新陳代謝的原料，一方面用于補充維持正常生命活動所需能量。雖然一些異養(yǎng)微生物(如大腸桿菌)可以在只含有葡萄糖等有機碳源和必需的無機鹽(含N、P、S等必需元素)的環(huán)境中繁殖，但高等動物需要更為均衡和全面的營養(yǎng)才能保持健康，同時需要攝入維生素等輔助或調(diào)控生化反應(yīng)。人類也一直在尋找和利用營養(yǎng)豐富的食物，以高效吸收食物中的重要營養(yǎng)成分，減少自身合成的負擔(dān)。例如，雖然人體可以合成精氨酸和組氨酸等非必需氨基酸，但這些氨基酸的攝人無疑對人體是有益的，也屬于營養(yǎng)物質(zhì)。從進化的角度說，這些非必需氨基酸可能對于人體至關(guān)重要，所以人體即使在缺乏時也能自己合成；而對于苯丙氨酸和色氨酸等必需氨基酸，一般的食物中可能不易缺乏(否則很容易造成相應(yīng)物種的滅絕)。那核酸類物質(zhì)的情況如何呢?

因核酸是細胞最為重要的組成成分之一，NAS(特別是RNA)幾乎存在于所有的食物中，似乎不容易造成缺乏。另一方面，幾乎所有的生物都會自身合成核酸類物質(zhì)，這也是一些科學(xué)家認為人體無需補充核酸的依據(jù)。但正是因為NAs極其重要，生物體才建立起了能夠自身合成的機制。事實表明，NAS的缺乏雖不足以致命，但會對生物體的健康產(chǎn)生較大影響。例如，食物中缺乏核苷酸可損害肝臟、心臟、腸道和免疫系統(tǒng)；而外源添加核苷酸能夠促進淋巴細胞的成熟、激活和增殖，改善巨噬細胞的吞噬作用等。

核苷酸是核酸分解代謂十的產(chǎn)物，也是合成核酸的單體。而脫氧核糖核苷酸(dNMP)可以在體內(nèi)由核糖核苷酸(NMP)轉(zhuǎn)化而得，且其在體內(nèi)的含量一般也大大低于NMP，因此NMP是核酸營養(yǎng)研究的主要研究對象。NMP的合成代謝一般分為從頭合成和補救合成兩種途徑。從頭合成是指利用氨基酸、5，-磷酸核糖焦磷酸(5’-PRPP)和一碳單位(如甲酸和CO2)等合成NMP。從頭合成主要在肝臟中進行，而腸粘膜、骨髓造血細胞和大腦的從頭合成能力較低。補救合成是指以堿基或核苷等核酸分解產(chǎn)物為原料合成NMP，如堿基與5’-磷酸核糖焦磷酸反應(yīng)生成相應(yīng)的NMP；嘧啶堿基或腺嘌呤與1-磷酸核糖反應(yīng)生成核糖核苷；核糖核苷在相應(yīng)的核苷酸激酶作用下與ATP反應(yīng)生成NMP等。補救合成既包括體內(nèi)RNA分解產(chǎn)物的循環(huán)使用，也包括以攝入核酸的分解產(chǎn)物為原料進行合成。值得注意的是，從頭合成NMP的原料甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺等都是非必需氨基酸。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關(guān)鏈接：核苷酸，脫氧核糖核苷酸，焦磷酸，苯丙氨酸，色氨酸