DNA(脫氧核糖核酸)的功能一般包括遺傳信息的存儲,遺傳信息的傳遞,蛋白質(zhì)合成,細(xì)胞功能的調(diào)控,遺傳變異的基礎(chǔ)等。DNA是生物體內(nèi)遺傳信息的主要存儲介質(zhì)。包含了生物體的遺傳指令,決定了生物體的生長、發(fā)育和功能。
DNA(脫氧核糖核酸)的功能一般包括遺傳信息的存儲,遺傳信息的傳遞,蛋白質(zhì)合成,細(xì)胞功能的調(diào)控,遺傳變異的基礎(chǔ)等。
1.遺傳信息的存儲:
DNA是生物體內(nèi)遺傳信息的主要存儲介質(zhì)。包含了生物體的遺傳指令,決定了生物體的生長、發(fā)育和功能。
2.遺傳信息的傳遞:
DNA通過遺傳方式將信息傳遞給下一代。在有性生殖中,DNA會通過配子(精子和卵子)的結(jié)合傳遞給后代。
3.蛋白質(zhì)合成:
DNA編碼了蛋白質(zhì)的合成。通過基因表達(dá)過程,DNA中的遺傳信息被轉(zhuǎn)錄成RNA(核糖核酸),然后通過翻譯過程將RNA翻譯成蛋白質(zhì)。
4.細(xì)胞功能的調(diào)控:
DNA通過調(diào)控基因的表達(dá)來控制細(xì)胞的功能。不同細(xì)胞中的DNA表達(dá)不同的基因,從而使細(xì)胞具有特定的功能和特征。
5.遺傳變異的基礎(chǔ):
DNA的突變和重組是遺傳變異的基礎(chǔ)。這些變異可以導(dǎo)致物種的進(jìn)化和適應(yīng)環(huán)境的能力。
DNA由脫氧核苷酸組成的大分子聚合物。脫氧核苷酸由堿基、脫氧核糖和磷酸構(gòu)成。其中堿基有4種:腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
DNA分子結(jié)構(gòu)中,兩條多脫氧核苷酸鏈圍繞一個共同的中心軸盤繞,構(gòu)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。脫氧核糖-磷酸鏈在螺旋結(jié)構(gòu)的外面,堿基朝向里面。兩條多脫氧核苷酸鏈反向互補(bǔ),通過堿基間的氫鍵形成的堿基配對相連,形成相當(dāng)穩(wěn)定的組合。
脫氧核糖核酸(DNA)是生物細(xì)胞內(nèi)攜帶有合成RNA和蛋白質(zhì)所必需的遺傳信息的一種核酸,是生物體發(fā)育和正常運(yùn)作必不可少的生物大分子。
DNA中的核苷酸中堿基的排列順序構(gòu)成了遺傳信息。該遺傳信息可以通過轉(zhuǎn)錄過程形成RNA,然后其中的mRNA通過翻譯產(chǎn)生多肽,形成蛋白質(zhì)。
基因組結(jié)構(gòu)
真核生物基因組DNA位于細(xì)胞核內(nèi),線粒體和葉綠體內(nèi)也有DNA。原核生物DNA被包裹在細(xì)胞質(zhì)中不含細(xì)胞膜的不規(guī)則細(xì)胞器類核中。遺傳信息包含在基因中,基因是能夠影響生物體表型的遺傳單位。每個基因含有開放閱讀框(能夠轉(zhuǎn)錄成RNA的區(qū)域)和由啟動子和增強(qiáng)子組成的調(diào)節(jié)區(qū)。
在許多物種中,只有一小部分基因組序列可以被轉(zhuǎn)錄和翻譯。例如,人類基因組中只有1.5%序列含有編碼蛋白質(zhì)的外顯子,超過50%的人類基因組由重復(fù)的非編碼DNA序列組成。在任何情況下,不編碼蛋白質(zhì)的DNA序列也可以轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA,參與基因表達(dá)的調(diào)控。 一些非編碼序列是對染色體的結(jié)構(gòu)組成部分。端粒和著絲粒區(qū)域通常含有非常少的基因,但對于染色體的功能和穩(wěn)定性是必需的。
轉(zhuǎn)錄和翻譯
基因是含有能夠影響生物體表型特征的遺傳信息的DNA序列。基因內(nèi)的DNA堿基序列作為模板可以合成RNA分子,在大多數(shù)情況下,RNA分子被翻譯成多肽,最終稱為蛋白質(zhì)。將基因的核苷酸序列復(fù)制到RNA鏈中的過程稱為轉(zhuǎn)錄,由RNA聚合酶催化發(fā)生。RNA鏈有不同的命運(yùn):一些RNA分子實際上具有結(jié)構(gòu)(例如在核糖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的那些rRNA)或催化(如核酶)功能;絕大多數(shù)RNA經(jīng)歷成熟過程產(chǎn)生mRNA,被翻譯成蛋白質(zhì)。
翻譯過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中,其中mRNA與核糖體結(jié)合,并由遺傳密碼介導(dǎo)。核糖體允許順序讀取mRNA密碼子,有利于它們識別和與特定tRNA相互作用,這些tRNA攜帶對應(yīng)于每個單個密碼子的氨基酸分子。
遺傳密碼
遺傳密碼是一組規(guī)則,將DNA或RNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉(zhuǎn)譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列,以用于蛋白質(zhì)合成。密碼子由mRNA上的三個核苷酸(例如ACU,CAG,UUU)的序列組成,每三個核苷酸與特定氨基酸相關(guān)。例如,三個重復(fù)的胸腺嘧啶(UUU)編碼苯丙氨酸。使用三個字母,可以擁有多達(dá)64種不同的組合。
由于有64種可能的三聯(lián)體和僅20種氨基酸,因此認(rèn)為遺傳密碼是多余的(或簡并的):一些氨基酸確實可以由幾種不同的三聯(lián)體編碼。但每個三聯(lián)體將對應(yīng)于單個氨基酸。最后,有三個三聯(lián)體不編碼任何氨基酸,它們代表停止(或無意義)密碼子,分別是UAA,UGA和UAG。
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