【DNA简介】

脱氧核糖核酸(DNA,为英文Deoxyribonucleic acid的缩写),又称去氧核糖核酸,是染色体的主要化学成分,同时也是组成[b]基因[/b]的材料。有时被称为“遗传微粒”,因为在繁殖过程中,父代把它们自己DNA的一部分复制传递到子代中,从而完成性状的传播。原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体,每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外,有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA。

【DNA特点】

a. DNA是由核酸的单体聚合而成的聚合体。
b. 每一种核酸由三个部分所组成:一分子含氮碱基+一分子五碳糖(脱氧核糖)+一分子磷酸根。
c. 核酸的含氮碱基又可分为四类:鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)
d. DNA的四种含氮碱基组成具有物种特异性。即四种含氮碱基的比例在同物种不同个体间是一致的,但再不同物种间则有差异。
e. DNA的四种含氮碱基比例具有奇特的规律性,每一种生物体DNA中 A≈T C≈G 加卡夫法则。

【解开DNA的秘密】

当发现基因就是DNA后,人们还是想知道,这个DNA是怎么样的一种东西,它又是通过什么具体的办法把生命的那么多信息传递给新的接班人的呢?

首先人们想知道DNA是由什么组成的,人类总是爱这样刨问底。结果有一个叫莱文的科学家通过研究,发现DNA是由四种更小的东西组成,这四种东西的总名字叫核苷酸,就像四个兄弟一样,它们都姓核苷酸,但名字却有所不同,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T),这四种名字很难记,不过只要记住DNA是由四种核苷酸只是随便聚在一起的、而且它们相互的连接没有什么规律,但后来核苷酸其实不一样,而且它们相互组合的方式也千变万化,大有奥秘。
现在,人们已基本上了解了遗传是如何发生的。20世纪的生物学研究发现:人体是由细胞构成的,细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组成。已知在细胞核中有一种物质叫染色体,它主要由一些叫做脱氧核糖核酸(DNA)的物质组成。

生物的遗传物质存在于所有的细胞中,这种物质叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。碱基有五种,分别为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)。每个核苷酸只含有这五种碱基中的一种。

单个的核苷酸连成一条链,两条核苷酸链按一定的顺序排列,然后再扭成“麻花”样,就构成脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构。在这个结构中,每三个碱基可以组成一个遗传的“密码”,而一个DNA上的碱基多达几百万,所以每个DNA就是一个大大的遗传密码本,里面所藏的遗传信息多得数不清,这种DNA分子就存在于细胞核中的染色体上。它们会随着细胞分裂传递遗传密码。

人的遗传性状由密码来传递。人大概有2.5万个基因,而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分,又有不同的部分。不同的部分决定人与人的区别,即人的多样性。人的DNA共有30亿个遗传密码,排列组成约2.5万个基因。

【结构】

DNA是由许多脱氧核苷酸残基按一定顺序彼此用3’,5’-磷酸二酯键相连构成的长链。大多数DNA含有两条这样的长链,也有的DNA为单链,如大肠杆菌噬菌体φX174、G4、M13等。有的DNA为环形,有的DNA为线形。主要含有腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶4种碱基。在某些类型的DNA中,5-甲基胞嘧啶可在一定限度内取代胞嘧啶,其中小麦胚DNA的5-甲基胞嘧啶特别丰富,可达6摩尔%。在某些噬菌体中,5-羟甲基胞嘧啶取代了胞嘧啶。40年代后期,查加夫(E.Chargaff)发现不同物种DNA的碱基组成不同,但其中的腺嘌呤数等于其胸腺嘧啶数(A=T),鸟嘌呤数等于胞嘧啶数(G=C),因而嘌呤数之和等于嘧啶数之和。一般用几个层次描绘DNA的结构。

一级结构 DNA的一级结构即是其碱基序列。基因就是DNA的一个片段,基因的遗传信息贮存在其碱基序列中。1975年美国的吉尔伯特(W.Gilbert)和英国的桑格(F.Sanger)分别创立了DNA一级结构的快速测定方法,他们为此共获1980年度诺贝尔化学奖。自那时以后,测定方法又不断得到改进,已有不少DNA的一级结构已确立。如人线粒体环DNA含有16569个碱基对,λ噬菌体DNA含有48502个碱基对,水稻叶绿体基因组含134525个碱基对,烟草叶绿体基因组含155844个碱基对等。现在美国已计划在10至15年内将人类DNA分子中全部约30亿个核苷酸对序列测定出来。

二级结构 1953年,沃森(Watson)和克里克(Crick)提出DNA纤维的基本结构是双螺旋结构,后来这个模型得到科学家们的公认,并用以解释复制、转录等重要的生命过程。经深入研究,发现因湿度和碱基序列等条件不同,DNA双螺旋可有多种类型,主要分成A、B和Z3大类。

一般认为,B构型最接近细胞中的DNA构象,它与双螺旋模型非常相似。A-DNA与RNA分子中的双螺旋区以及转录时形成的DNA-RNA杂交分子构象接近。Z-DNA以核苷酸二聚体为单元左向缠绕,其主链呈锯齿(Z)形,故名。这种构型适合多核苷酸链的嘌呤嘧啶交替区。1989年,美国科学家用扫描隧道电镜法直接观察到双螺旋DNA 双螺旋DNA?1952年,奥地利裔美国[b]生物化学[/b]家查伽夫(E.chargaff,1905? )测定了DNA中4种碱基的含量,发现其中腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等,鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。这使沃森、克里克立即想到4种碱基之间存在着两两对应的关系,形成了腺膘呤与胸腺嘧啶配对、鸟膘呤与胞嘧啶配对的概念。

1953年2月,沃森、克里克通过维尔金斯看到了富兰克林在1951年11月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片,这一下激发了他们的灵感。他们不仅确认了DNA一定是螺旋结构,而且分析得出了螺旋参数。他们采用了富兰克琳和威尔金斯的判断,并加以补充:磷酸根在螺旋的外侧构成两条多核苷酸链的骨架,方向相反;碱基在螺旋内侧,两两对应。


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