一个简单的问题——DNA是什么
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发布时间：2022-04-22 06:18
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时间：2023-07-10 20:19
在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分（通常一半，即DNA双链中的一条）复制传递到子代中，从而完成性状的传播。因此，化学物质DNA会被称为“遗传微粒”。原核细胞的拟核是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每条染色体上含有一个或两个DNA。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。病毒的遗传物质也是DNA，极少数为RNA，极其特别的病毒以蛋白质为遗传物质（朊病毒）。
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸，而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。
四链体DNA
Sundpuist和Klug在模拟1种原生动物棘毛虫的端粒DNA时,人工合成了1段DNA序列,发现在一定条件下模拟的富G单链DNA可形成四链体DNA结构。由此推测染色体端粒尾的单链之间也形成了四链体。Kang等人分别用实验证实在晶体和溶液中，富G DNA也能够形成四链体DNA结构。
四链体DNA的基本结构单位是G-四联体，即在四联体的中心有1个由4个带负电荷的羧基氧原子围成的“口袋”通过G-四联体的堆积可以形成分子内或分子间的右手螺旋，与DNA双螺旋结构比较，G-四联体螺旋有2个显著的特点：1、它的稳定性决定于口袋内所结合的阳离子种类，已知钾离子的结合使四联体螺旋最稳定；2、它的热力学和动力学性质都很稳定。
就目前对一些生物的DNA序列分析得知，富鸟嘌呤的DNA序列多见于一些在功能上及进化上都相当保守的基因组区域，许多研究表明，富鸟嘌呤DNA链所形成的G-DNA可能是作为分子之间相互识别的元件之一，在生物体细胞中起着一些特殊作用
【DNA的结构】
DNA分子是由两条核苷酸链以互补配对原则所构成的双螺旋结构的分子化合物。单个核苷酸由一个5碳糖连接一个或多个磷酸基团和一个含氮碱基组成。单个核苷酸再以 糖-磷酸-糖 的共价键形式连接形成DNA单链。两条DNA单链以互补配对形式，5'端对应3'端形成DNA双螺旋结构。其中两条DNA链中对应的碱基A-T以双键形式连接，C-G以三键形式连接，糖-磷酸-糖 形成的主链在螺旋外侧，配对碱基在螺旋内侧。螺宽为2nm。
真核生物的DNA以高度有序的形式存在于细胞核内，在细胞周期的大部分时间里以松散的染色质形式出现，在细胞*期形成高度致密的染色体。核小体（nucleosome）是染色质的基本组成单位，由DNA和5种组蛋白共同构成。先由各两个分子的组蛋白H2A、H2B、H3和H4形成八聚体的核心组蛋白，之后进一步压缩成染色单体，在核内组装成染色体。
【DNA的复制】
DNA是遗传信息的载体，故亲代DNA必须以自身分子为模板准确的复制成两个拷贝，并分配到两个子细胞中去，完成其遗传信息载体的使命。而DNA的双链结构对于维持这类遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要的。
（一）DNA的半保留复制
Watson和Click在提出DNA双螺旋结构模型时曾就DNA复制过程进行过研究，发现DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂（通过解旋酶），双螺旋结构解旋分开，每条链分别作模板合成新链。由于每个子代DNA的一条链来自亲代，另一条则是新合成的，故称之为半保留式复制(semiconservative replication)。
（二）DNA复制过程
1．DNA双螺旋的解旋
（1）单链DNA结合蛋白（single—stranded DNA binding protein, ssbDNA蛋白）
（2）DNA解链酶（DNA helicase）
（3）DNA解链
2．冈崎片段与半不连续复制
3．复制的引发和终止
（三）端粒和端粒酶
1941年美籍印度人麦克林托克（Mc Clintock）就提出了端粒(telomere)的假说，认为染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒。现在已知染色体端粒的作用至少有二：① 保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定；② 与核纤层相连，使染色体得以定位。
【DNA的理化性质】
DNA是大分子高分子聚合物，DNA溶液为高分子溶液，具有很高的粘度。DNA对紫外线有吸收作用，当核酸变性时，吸光值升高；当变性核酸可复性时，吸光值又会恢复到原来水平。温度、有机溶剂、酸碱度、尿素、酰胺等试剂都可以引起DNA分子变性，即使得DNA双键间的氢键断裂，双螺旋结构解开。
在分子链螺旋过程中，位形熵起了十分关键的作用。 近年来对单根DNA分子进行拉伸的实验结果表示，在形变初期，由于熵力比键力微弱得多，可以达到甚大的伸长量；到大量形变后，分子拉直，要继续拉伸就得对键力做功，因而形变要困难得多。这也说明了熵力对DNA高弹性的影响。
【DNA的酶催化活性】
20世纪90年代，Cuenoud等发现DNA也有酶催化活性，他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNA——E47，它可以催化两个底物DN*段之间的连接。DNA的双功能性对“RNA世界”的进化观点提出了挑战。【分布和功能】
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的所有蛋白质和RNA结构的全部遗传信息；策划生物有次序地合成细胞和组织组分的时间和空间；确定生物生命周期自始至终的活性和确定生物的个性。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的代谢】
DNA合成
DNA的合成是以一条DNA为为模板实施的同DNA的复制见前面叙述。
DNA的氧化分解
DNA氧化分解，首先是分解成核苷酸，核苷酸又分解为磷酸和四种碱基（A腺嘌呤、T胸腺嘧啶、G鸟嘌呤、C胞嘧啶），嘌呤的过多主要就是核酸的分解，在人体则是主要的内源性嘌呤和尿酸的来源，也是痛风的主要原因，最终分解为8-OHdG（8-羟化脱氧鸟苷），生物体的DNA是否被损伤了，过去没有人知道，经过近些年的研究，终于明白了DNA损伤后的主要标志物是8-羟化脱氧鸟苷(8-OHdG) 。
8-OHdG是敏感的DNA损害标志物[1]，因一个氢氧基接在鸟嘌呤的第8个碳上而形成。不过，其氧化“系由氧化应激所产生的羟自由基诱导”这一点，则为1984年葛西首次报道。8-OHdG由高效液相色谱分离后，容易为电化学方法检测出，现在许多研究室包括医院的检验科都能进行测定。另外，已于上世纪90年代研制出8-OHdG的特异性单克隆抗体，此后相关论文显著增加；不但用于理解各种疾病,尚以作为预防医学健康指标的价值更加受到重视。进一步，近年已使用诸多抗氧化物质进行临床干预实验，期待着通过减少8-OHdG，来达到抗衰老和预防疾病dna 结构目的。
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