鹼基

鹼基是合成核苷、核苷酸和核酸的基本組成單位。

生物體中常見的鹼基有5種，分別是腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U） ，2019年又人工合成了4種鹼基，美國科學家StevenA. Benner將這4個新成員分別命名為“Z”“P”“S”“B”（顧名思義，前5種鹼基中，腺嘌呤和鳥嘌呤屬於嘌呤族（縮寫作R），它們具有雙環結構。胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶屬於嘧啶族（Y），它們的環系是一個六元雜環。它們也被稱為主要或標準鹼基。它們是組成遺傳密碼的基本單元，其中鹼基A、G、C和T存在於DNA中，而A、G、C和U存在於RNA中。值得注意的是，胸腺嘧啶比尿嘧啶多一個5位甲基，這個甲基增大了遺傳的準確性。鹼基通過共價鍵與核糖或脱氧核糖的1位碳原子相連而形成的化合物叫核苷。核苷再與磷酸結合就形成核苷酸，磷酸基接在五碳糖的第5位碳原子上）。

甲基胞嘧啶（mC）：源於C，是表觀遺傳機制的主要原因。作為一種重要的表觀遺傳修飾，mC參與基因表達調控、X-染色體失活、基因組印記、轉座子的長期沉默和癌症的發生。

甲基腺嘌呤（mA），其主要作用是確定表觀基因組的性質，並因此在細胞的生命過程中發揮重要作用。藻類、蠕蟲以及蒼蠅都擁有mA。mA的主要功能是調控某些基因的表達，因此，構成了一種新的表觀遺傳標記。

新發現的鹼基還有：5-胞嘧啶甲基、5-羥甲基胞嘧啶（5-hmC）、5-胞嘧啶甲酰（5-formylcytosine）和5-胞嘧啶羧基（5-carboxylcytosine） ^[1] 

截至2020年已發現的鹼基種類共有21種。

在典型的雙螺旋DNA中，每個鹼基對都含有一個嘌呤和一個嘧啶：A與T配對通過2個氫鍵相連，C與G配對或Z配P或S配B是通過3個氫鍵相連。這些嘌呤-嘧啶間的配對現象被稱為鹼基互補，連接DNA兩條鏈的鹼基通常被比喻成梯子中的橫檔梯級。嘌呤和嘧啶間配對的部分原因是受到空間的限制，因為這種配對組合使得DNA螺旋成為一個具有恆定寬度的幾何形狀。 A-T和C-G配對在互補鹼基的胺和羰基之間形成雙或三氫鍵。

DNA和RNA分子中還含有核酸鍊形成後經過修飾形成的其它非主要鹼基。這些鹼基大多是在上述嘌呤或嘧啶鹼的不同部位甲基化（methylation）或進行其它的化學修飾而形成的衍生物。DNA中最常見的修飾鹼基是5-甲基胞嘧啶（m5C）。RNA中有許多修飾的鹼基，包括核苷類假尿苷（Ψ）、二氫尿苷（D）、肌苷（I）和7-甲基鳥苷（m7G）中含有的鹼基 ^[3]  。

次黃嘌呤和黃嘌呤是通過誘變劑處理產生的許多修飾鹼基中的兩種 ^[4]  ，它們都是通過脱氨作用（用羰基取代胺基）產生的。次黃嘌呤源於腺嘌呤，黃嘌呤源於鳥嘌呤。

在醫學中，幾種核苷類似物用作抗癌劑和抗病毒劑。病毒聚合酶將這些化合物與非主要鹼基結合。病人服用的核苷類似物進入體內被轉化為核苷酸而在細胞中被激活 ^[5]  。