當前位置:首頁 > 自然科學 > 正文內容

DNA 的結構是什麼?概念、存在類型如何被發現

2024-09-14自然科學513

我們解釋 DNA 的結構是什麼、存在哪些類型以及它是如何被發現的。還有RNA的結構。

 DNA 的結構是什麼?概念、存在類型如何被發現

真核生物中DNA的分子結構是雙螺旋。

DNA的結構是什麼樣的?

DNA的分子結構(或簡稱DNA的結構)是其生化組成的方式,即構成DNA分子的蛋白質和生物分子的特定組織形式。

首先,讓我們記住 DNA 是脫氧核糖核酸的縮寫。DNA是核苷酸的生物聚合物,即由糖(核糖)和含氮鹼基依序組成的片段(核苷酸)組成的長分子結構。

DNA 的含氮鹼基可以有四種:腺嘌呤 (A)、胞嘧啶 (C)、胸腺嘧啶 (T) 或鳥嘌呤 (G),以及磷酸基。在這種化合物的序列中,儲存了生物體的所有遺傳訊息,這些訊息對於蛋白質合成和生殖遺傳至關重要,也就是說,沒有DNA,就沒有遺傳特徵的傳遞。

在原核生物中,DNA通常是線性和環狀的。但在真核生物中,DNA 結構的形狀像雙螺旋。在這兩種情況下,它都是雙鏈生物分子,即由兩條以反平行方式排列(指向相反方向)的長鏈組成:它們的含氮鹼基彼此面對。

在這兩條鏈之間存在氫鍵,將它們保持在一起並形成雙螺旋的形式。傳統上,該結構分為三個層次:

  • 初級結構。它是由鏈狀核苷酸序列組成,其特定的、特定的序列編碼了每個存在個體的遺傳訊息。

  • 二級結構。上述互補鏈的雙螺旋,其中含氮鹼基以嚴格的順序連接:腺嘌呤與胸腺嘧啶,胞嘧啶與鳥嘌呤。這種結構會根據 DNA 的類型而改變。

  • 三級結構。它指的是 DNA 在細胞內稱為染色體的結構中儲存的方式。這些分子必須在有限的空間內折疊和排列,因此對於原核生物來說,它們通常以超螺旋的形式進行折疊,而對於真核生物來說,考慮到分子尺寸較大,會進行更複雜的壓縮。

  • 四級結構。它是指存在於真核細胞核中的染色質,在細胞分裂過程中形成染色體。

它可能對您有幫助: 微生物學

DNA結構的發現

 DNA 的結構是什麼?概念、存在類型如何被發現

詹姆斯·沃森(左)和弗朗西斯·克里克(右)

DNA 的特定分子形式於 1950 年被發現,儘管事實上這種生物化合物的存在早在1869 年就已為人所知。 ·克里克(Francis Crick)。

然而,他們並不是唯一研究這個主題的人。事實上,他們的工作是基於英國羅莎琳德·富蘭克林(Rosalind Franklin)先前獲得的信息,她是一位確定分子結構的 X 射線晶體學專家。

由於富蘭克林使用該技術獲得的特別清晰的圖像(著名的「照片 51」),沃森和克里克能夠推導出並製定 DNA 的三維模型。

DNA 的類型

透過研究其結構,即其特定的三維構象,可以識別在生物體中觀察到的三種類型的DNA,它們是:

  • B-DNA。這是生物體內最豐富的 DNA 類型,也是唯一遵循華生和克里克提出的雙螺旋模型的 DNA 類型。其結構是規則的,因為每對鹼基具有相同的尺寸,但留下相對於前一對鹼基有35°變化的凹槽(依次變大和變小),以允許從外部進入含氮鹼基。

  • DNA-A。這種類型的 DNA 出現在低濕度和較低溫度的條件下,例如在許多實驗室中發現的條件。與 B 一樣,它呈現出不同比例的重複凹槽(小凹槽更寬更淺),此外還有更開放的結構,含氮鹼基距離雙螺旋的軸更遠,相對於水平面更傾斜並且中心更加對稱。

  • Z-DNA。它與前面的區別在於,它是鋸齒形骨架中帶有左轉(left-handed)的雙螺旋,並且在DNA序列中常見嘌呤和嘧啶交替(GCGCGC),這就是為什麼它需要比B-DNA 更高的陽離子濃度。它是一個雙螺旋,比以前的螺旋更窄更長。

RNA結構

 DNA 的結構是什麼?概念、存在類型如何被發現

RNA 具有單核苷酸鏈。

與 DNA 不同,RNA(核糖核酸)通常不以雙螺旋的形式出現。相較之下,RNA 的結構是簡單的單股核苷酸序列。它的含氮鹼基與 DNA 的含氮鹼基相同,但胸腺嘧啶 (T) 除外,在 RNA 中被尿嘧啶 (U) 取代。

這些核苷酸透過磷酸二酯鍵連接在一起。有時它們可以透過相互吸引在RNA鏈中產生折疊,從而在短區域形成某些類型的環、螺旋或髮夾。

更多內容:RNA


標籤: 生物學

“ DNA 的結構是什麼?概念、存在類型如何被發現” 的相關文章

什麼是動物群?類型、野生和家養動物群的特徵

什麼是動物群?類型、野生和家養動物群的特徵

我們解釋什麼是動物群、其類型以及野生和家養動物群的特徵。另外,它與植物區系的關係。所有動物都是動物群的一部分。什麼是動物群?動物群是棲息在特定地理區域、彼此之間形成不同類型的生態聯繫並共享相同地質年代的活的動物的集合。也就是說,那些在特定地點共存一段時間的動物:掠食者、獵物、寄生蟲等。所有動物都是動...

什麼是水生生態系統?概念、特徵、分類、水生生態系的例子

什麼是水生生態系統?概念、特徵、分類、水生生態系的例子

我們解釋什麼是水生生態系統、它們如何分類以及它們的特徵是什麼。此外,還有水生生態系的例子。海洋生態系極為多樣,動植物豐富。什麼是水生生態系?水生生態系統是在不同規模和性質的水體中發展的任何生態系統,包括海洋、湖泊、河流、沼澤、溪流、潟湖和海岸。水的性質、其循環以及其中存在的有機物含量(來自天然來源和...

什麼是太陽能?概念、如何產生、用途、優點和缺點

什麼是太陽能?概念、如何產生、用途、優點和缺點

我們解釋什麼是太陽能以及它是如何產生的。還有它的用途是什麼,有什麼優點和缺點。太陽能電池板將太陽輻射轉換為可用的電能。什麼是太陽能?太陽能是由太陽產生的能量。這種以電磁輻射形式發射的能量構成了地球上光和熱的主要來源。由於技術,目前可以利用它來獲取電能和熱能,為家庭和工業供電。它是一種持續、經濟、無污...

什麼是人類?概念、特徵、屬於物種、特有行為

什麼是人類?概念、特徵、屬於物種、特有行為

我們解釋什麼是人類以及它屬於什麼物種。此外,還有人類特有的行為。地球上最古老的人類存在證據大約有 315,000 年的歷史。什麼是人?人類被稱為智人 (Homo sapiens  )(拉丁語:「智者」),屬於原始人類家族,靈長類動物,也是當今地球上的優勢物種。它是一種雙...

什麼是中樞神經系統?概念、功能、神經元及其結構

什麼是中樞神經系統?概念、功能、神經元及其結構

我們解釋什麼是中樞神經系統及其功能。另外,什麼是神經元及其結構。中樞神經系統具有協調、整合和控制身體的功能。什麼是中樞神經系統?中樞神經系統(CNS)是存在於人和動物體內的一個複雜的結構,具有協調、整合和控制身體的功能。它由大腦(位於頭骨中)和脊髓(位於整個脊椎內並貫穿整個脊椎)組成,負責運動、學習...

什麼是捕食者,什麼是獵物?概念、例子和差異

什麼是捕食者,什麼是獵物?概念、例子和差異

我們解釋什麼是捕食者,什麼是獵物,以及各自的例子。另外,捕食者和捕食者之間的差異。捕食者捕食獵物並以它為食,從而獲得能量。什麼是捕食者,什麼是獵物?參與一種稱為捕食的種間關係的兩方稱為捕食者(或捕食者)和獵物。捕食是生命週期的關鍵,因為它允許物質和能量從最簡單的生命形式傳遞到最複雜的生命形式。在這種...