下列有關核苷酸（nucleotide）的敘述，何者錯誤？

本題觀念：

本題考查核苷酸（nucleotide）的基本結構，重點在於區分 DNA 與 RNA 在化學組成上的差異，特別是五碳糖（pentose）的結構細節以及磷酸根、含氮鹼基的連接位置。

選項分析

• A. 尿苷（uridine）是屬於 RNA 的核苷（nucleoside）之一：正確

  • 解析：尿苷（Uridine）是由含氮鹼基「尿嘧啶」（Uracil）與「核糖」（Ribose）經由 $\beta$-N1-糖苷鍵連接而成的核苷（Nucleoside）。由於尿嘧啶（U）是 RNA 特有的鹼基（DNA 則使用胸腺嘧啶 T），且其五碳糖為核糖，因此尿苷是組成 RNA 的基本核苷之一。

• B. 磷酸根（phosphate）主要連接在五碳糖的 5 號碳上：正確

  • 解析：在標準的核苷酸（如 ATP、GTP 或構成 DNA/RNA 鏈的單體 dNTP/NTP）結構中，磷酸基團是經由酯鍵（ester bond）連接在五碳糖的 **5' 碳（C5'）**上。雖然在核酸長鏈中，磷酸根會同時連接上一個核苷酸的 3' 碳與下一個核苷酸的 5' 碳（形成 3',5'-磷酸雙酯鍵），但就單一核苷酸的定義與合成原料而言，磷酸根主要位於 5' 位置。

• C. DNA 結構中的五碳糖之 2 號碳上的官能基為 OH 基團：錯誤

  • 解析：這是本題的錯誤選項。DNA 的全名為「去氧」核糖核酸（Deoxyribonucleic acid）。其名稱中的「去氧」正是指五碳糖（核糖）結構中 2 號碳（C2'） 上的羥基（-OH）被氫原子（-H）所取代。因此，DNA 的 2 號碳上連接的是 H，而非 OH。相對地，RNA（核糖核酸）的 2 號碳上才是連接 OH 基團，這也是 RNA 化學性質較不穩定（易受鹼水解）的主因。

• D. RNA 結構中的五碳糖是屬於 D-核糖（D-ribose）：正確

  • 解析：生物體內的醣類絕大多數為 D-型（D-form） 光學異構物。RNA 分子中的五碳糖確實是 D-核糖（更精確地說是 $\beta$-D-ribofuranose）。

答案解析

答案為 C。 DNA 與 RNA 結構上最關鍵的化學差異在於五碳糖的第 2 號碳原子：RNA 的核糖在 C2' 上有羥基（-OH），而 DNA 的去氧核糖在 C2' 上則是氫原子（-H）。選項 C 敘述 DNA 的 C2' 為 OH 基團，與事實相反，故為錯誤選項。

核心知識點

考生應複習以下生化結構重點：

1. 五碳糖編號與連接位點：
   • C1'：連接含氮鹼基（Base）。
   • C2'：區分 DNA（-H）與 RNA（-OH）的關鍵位置。
   • C3'：具有自由羥基（-OH），是下一個磷酸根連接的位置（DNA 合成方向由 5' 到 3' 即源於此）。
   • C5'：連接磷酸根（Phosphate）。
2. 核苷（Nucleoside）vs 核苷酸（Nucleotide）：
   • 核苷 = 鹼基 + 五碳糖
   • 核苷酸 = 鹼基 + 五碳糖 + 磷酸根
3. 鹼基配對與特異性：
   • Purines (嘌呤): A, G
   • Pyrimidines (嘧啶): C, T (DNA only), U (RNA only)

參考資料

1. LibreTexts Biology - Nucleic Acids: 詳細描述核苷酸結構，指出磷酸接在 5' 端，鹼基接在 1' 端，以及 DNA/RNA 在 2' 碳上的差異。
2. Wikipedia - Uridine / Deoxyribose: 確認 Uridine 為 RNA 核苷，Deoxyribose 缺乏 2'-OH。
3. Study.com - Ribose vs. Deoxyribose: 比較兩者化學結構與功能差異。