啥是DNA?
大家熟悉的DNA可能更多是在刑侦事件中取体液做司法鉴定,或者在医学上做亲子鉴定,没错,这些都是通过DNA的检测来判断其相关性的例子,是生活中很好的应用。
在人体内,在生物学中,DNA的形态功能具体是什么呢?
上次讲人体由亿万大小不等的分子组成,其中的生物大分子除了蛋白质,还有一类非常重要、主要负责传递遗传信息的大分子——核酸。天然存在的核酸有两类,一类为脱氧核糖核酸,取英文字头缩写就是“DNA”。另一类是核糖核酸,英文缩写为“RNA”。这篇我们只讲啥是DNA。
DNA存在于细胞核和线粒体内,携带遗传信息,决定细胞和个体的基因型。
DNA的结构
像蛋白质由基本单位氨基酸组成一样,DNA的基本组成单位是“核苷酸”。
蛋白质有一级结构,DNA也有一级结构。DNA的一级结构是指其中核苷酸的排列顺序,称为核苷酸序列,也称碱基序列。一级结构这个词可能听上去有些抽象,其实很好理解,就像是一群小人儿排队,每个小人儿是一个核苷酸,一排小人儿手拉手就形成了一个一级结构。二级结构是啥呢?对于蛋白质来讲二级结构是蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构。对于核酸中的DNA来说,它的二级结构是双螺旋,是一反向互补的双链右手螺旋结构。DNA双螺旋结构的发现可以说是生物学发展的里程碑,它的提出具有划时代意义,1962年,这一发现被授予诺贝尔奖。
DNA的右手双螺旋不是自然界唯一存在的方式,还有左手螺旋,和A-DNA的方式。不同构象在功能上有所差异。
在双螺旋的基础上进一步折叠成为超螺旋结构。这是更高级的空间结构。
生物界的DNA是十分巨大的信息高分子,不同物种间,DNA大小和复杂程度差别很大。一般来讲,进化程度越高,DNA分子构成越大,越复杂。DNA的长度要求其形成紧密折叠旋转的方式才能够存在于小小的细胞核内。因此,在双螺旋基础上,DNA进一步折叠成超级螺旋结构,并且在蛋白质的参与下构成核小体,然后再进一步折叠将DNA紧密压缩与染色体中。
绝大多数原核生物(原核生物是指一类细胞核无核膜包裹,只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。它包括细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体、支原体、蓝细菌和古细菌等。它们都是单细胞原核生物,结构简单,没有细胞器,个体微小,一般为1~10 µm,仅为真核细胞的十分之一至万分之一。)DNA都是共价封闭的环状双螺旋分子,这种双螺旋分子还需要再次螺旋化形成超螺旋结构以保证其可以较致密的形式存在于细胞内。
在真核生物内,DNA以非常致密的形式存在于细胞核内,在细胞生活周期的大部分时间里以染色质形式出现,在细胞分裂期形成的染色体在光学显微镜下即可见到。染色体是由DNA和蛋白质构成,是DNA的超级结构形式。这种超螺旋结构可以使1米长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细胞核中。WOW!是不是太神奇了!!?
DNA的功能
DNA是遗传信息的载体,这一作用已经无可争议。
遗传学家长期使用的“基因”一词也终于有了它真实的物质基础。基因就是DNA分子中的某一区段,经过复制可以遗传给子代,经过转录和翻译可以保证支持生命活动的各种蛋白质在细胞内有序地合成。DNA的基本功能就是作为生物遗传信息复制的模版和基因转录的模版,它是生命遗传繁殖的物质基础。不同基因间的差异是碱基排列顺序的差异。
DNA的碱基顺序与蛋白质的氨基酸顺序间的关系,称为遗传密码,它决定了不同蛋白质分子的氨基酸顺序。一个生物体的全部基因序列称为基因组。人的基因组由大约30亿个碱基对组成。
延伸阅读:
人类基因组计划(Human genome project)
基因组计划是人类的一大创举,仿佛是一部破译生命的鸿篇巨著。它与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的“登月计划”。
意义:选择人类的基因组进行研究是因为人类是在“进化”历程上最高级的生物,对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。
任务:测出人类基因组的30亿个碱基对的序列,发现所有人类基因,找出它们在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。
由美国发起,我国承担了其中1%的任务,即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。
关于人类基因组计划的相关内容还有很多,感兴趣大家可以“百度”到很多相关资料。这里就不一一介绍啦!
破译一部生命的鸿篇巨著