DNA(脱氧核糖核酸)的功能一般包括遗传信息的存储,遗传信息的传递,蛋白质合成,细胞功能的调控,遗传变异的基础等。
1.遗传信息的存储:
DNA是生物体内遗传信息的主要存储介质。包含了生物体的遗传指令,决定了生物体的生长、发育和功能。
2.遗传信息的传递:
DNA通过遗传方式将信息传递给下一代。在有性生殖中,DNA会通过配子(精子和卵子)的结合传递给后代。
3.蛋白质合成:
DNA编码了蛋白质的合成。通过基因表达过程,DNA中的遗传信息被转录成RNA(核糖核酸),然后通过翻译过程将RNA翻译成蛋白质。
4.细胞功能的调控:
DNA通过调控基因的表达来控制细胞的功能。不同细胞中的DNA表达不同的基因,从而使细胞具有特定的功能和特征。
5.遗传变异的基础:
DNA的突变和重组是遗传变异的基础。这些变异可以导致物种的进化和适应环境的能力。
DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
DNA分子结构中,两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕,构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面,碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸链反向互补,通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连,形成相当稳定的组合。
脱氧核糖核酸(DNA)是生物细胞内携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息的一种核酸,是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。
DNA中的核苷酸中碱基的排列顺序构成了遗传信息。该遗传信息可以通过转录过程形成RNA,然后其中的mRNA通过翻译产生多肽,形成蛋白质。
基因组结构
真核生物基因组DNA位于细胞核内,线粒体和叶绿体内也有DNA。原核生物DNA被包裹在细胞质中不含细胞膜的不规则细胞器类核中。遗传信息包含在基因中,基因是能够影响生物体表型的遗传单位。每个基因含有开放阅读框(能够转录成RNA的区域)和由启动子和增强子组成的调节区。
在许多物种中,只有一小部分基因组序列可以被转录和翻译。例如,人类基因组中只有1.5%序列含有编码蛋白质的外显子,超过50%的人类基因组由重复的非编码DNA序列组成。在任何情况下,不编码蛋白质的DNA序列也可以转录成非编码RNA,参与基因表达的调控。 一些非编码序列是对染色体的结构组成部分。端粒和着丝粒区域通常含有非常少的基因,但对于染色体的功能和稳定性是必需的。
转录和翻译
基因是含有能够影响生物体表型特征的遗传信息的DNA序列。基因内的DNA碱基序列作为模板可以合成RNA分子,在大多数情况下,RNA分子被翻译成多肽,最终称为蛋白质。将基因的核苷酸序列复制到RNA链中的过程称为转录,由RNA聚合酶催化发生。RNA链有不同的命运:一些RNA分子实际上具有结构(例如在核糖体内发现的那些rRNA)或催化(如核酶)功能;绝大多数RNA经历成熟过程产生mRNA,被翻译成蛋白质。
翻译过程发生在细胞质中,其中mRNA与核糖体结合,并由遗传密码介导。核糖体允许顺序读取mRNA密码子,有利于它们识别和与特定tRNA相互作用,这些tRNA携带对应于每个单个密码子的氨基酸分子。
遗传密码
遗传密码是一组规则,将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列,以用于蛋白质合成。密码子由mRNA上的三个核苷酸(例如ACU,CAG,UUU)的序列组成,每三个核苷酸与特定氨基酸相关。例如,三个重复的胸腺嘧啶(UUU)编码苯丙氨酸。使用三个字母,可以拥有多达64种不同的组合。
由于有64种可能的三联体和仅20种氨基酸,因此认为遗传密码是多余的(或简并的):一些氨基酸确实可以由几种不同的三联体编码。但每个三联体将对应于单个氨基酸。最后,有三个三联体不编码任何氨基酸,它们代表停止(或无意义)密码子,分别是UAA,UGA和UAG。