DNA結構

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簡介

DNA是一種極其微小的結構，緊密地包裹在每個細胞內，不斷地發出指令，指導人體運作。

脫氧核糖核酸（DNA）是負責將父母的特徵傳遞給孩子的遺傳分子。DNA存在於細胞核內，決定著生物體的結構、功能和發育。

大多數DNA都包裹在細胞核內，稱為**核DNA**，而相對較少量的DNA存在於細胞的線粒體中，稱為**線粒體DNA**。

遺傳資訊以四種含氮鹼基的形式儲存——**腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)**，形成密碼。參見圖1.1。這四種鹼基被稱為鹼基對，其中腺嘌呤(A)總是與胸腺嘧啶(T)配對，胞嘧啶(C)總是與鳥嘌呤(G)配對。這些A-T和C-G對沿DNA排列的順序決定了幾乎所有個體的特徵——頭髮顏色、眼睛顏色、身高等等。

這些鹼基對(A-T和C-G)一側連線到糖分子，另一側連線到磷酸分子。鹼基、糖分子和磷酸分子一起構成**核苷酸**，即單鏈DNA。鹼基對像梯子的踏板一樣組合在一起，並扭曲形成雙螺旋結構，磷酸分子連線到側面，在每一側形成細長的垂直側臂。核苷酸結合在一起形成核酸或DNA。

位置

DNA分子緊密地盤繞在染色體內部，染色體存在於細胞核中。這些螺旋狀結構繞組蛋白（一種蛋白質分子，充當DNA盤繞的支援系統）盤繞。99.9%的DNA在所有人類中都是相同的，而微小的百分比則解釋了多樣性。

大小和結構

DNA鏈的大小在2.2-2.6奈米之間，單個核苷酸的長度約為0.33奈米。(1奈米=1*10^-9米)。如果仔細觀察，四個鹼基(A、T、C和G)是透過氫鍵連線在一起的含氮化合物。

腺嘌呤和胸腺嘧啶透過兩個氫鍵結合在一起，而胞嘧啶和鳥嘌呤透過三個氫鍵結合在一起。

腺嘌呤和鳥嘌呤被稱為嘌呤——它們的兩個環中各有兩個碳氮鍵。胸腺嘧啶和胞嘧啶被稱為嘧啶——它只有一個環，並連線一個碳氮鍵。嘌呤總是與嘧啶結合(A-T和C-G)。

每條DNA鏈與另一條鏈結合形成雙螺旋結構，因為嘌呤和嘧啶透過氫鍵連線在一起。

DNA型別

根據螺旋模式、結構、序列和鏈數，DNA主要分為三種類型，以及其他型別——A-DNA、B-DNA和Z-DNA。

特性	A-DNA	B-DNA	Z-DNA
螺旋捲曲	右手螺旋	右手螺旋	左手螺旋
溝槽描述	骨架相距較遠形成大溝；骨架較近形成小溝	大溝深而寬；小溝窄而深	大溝窄而深；小溝寬而淺
形成條件	低溼度和高鹽濃度	高溼度，低鹽和離子濃度	高鹽和陽離子的存在
每圈鹼基對	每圈11個鹼基對	每圈10個鹼基對	每圈12個鹼基對
每個重複單元的扭轉角	20度	36度	60度
出現頻率	常見，與B-DNA相似	常見	相對不常見
每圈長度	3.4奈米	3.4奈米；寬度——2奈米	4.56奈米

DNA複製

我們的DNA不斷自我複製，我們身體的每個細胞都包含構建一個完整的人體所需的所有資訊。在複製過程中，這種雙螺旋結構會分離形成單鏈DNA。

因此，它允許一種叫做DNA聚合酶的酶單獨訪問這些鏈。

當DNA聚合酶沿著單鏈DNA移動時，它識別鹼基連線的順序，並將其用作進一步複製鹼基的模板。當DNA聚合酶識別單鏈上的T鹼基時，它會連線一個A；當它識別C鹼基時，它會連線一個G鹼基。因此，同時產生兩種不同的DNA雙螺旋結構——一條舊鏈和一條新鏈。舊鏈保留了親代特徵的資訊，而新鏈則導致多樣性或包含生物體的個體特徵。

只有藉助電子顯微鏡才能看到這些結構，即使如此，它們看起來也是半透明的。目前仍在進行許多關於DNA的實驗，這些實驗為更好的醫療保健和治癒複雜疾病鋪平了道路。

常見問題

問1：什麼是含氮鹼基？

遺傳資訊以四種含氮鹼基的形式儲存——腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鳥嘌呤(G)，形成密碼。

問2：什麼是嘌呤和嘧啶？

腺嘌呤和鳥嘌呤被稱為嘌呤——它們的兩個環中各有兩個碳氮鍵。胸腺嘧啶和胞嘧啶被稱為**嘧啶**——它只有一個環，並連線一個碳氮鍵。嘌呤總是與嘧啶結合(A-T和C-G)。

問3：兩條單鏈DNA是如何連線在一起的？

每條單鏈都以相反的方向連線到另一條鏈。每條單鏈DNA都有一個5’端和一個3’端。當一條鏈的一端以5’（5素）開頭，以3’結尾時，它將連線到另一條鏈，另一條鏈以3’開頭，以5’結尾。每條DNA雙鏈都是這樣形成的，這種相互連線的方式因此是反平行的。

問4：主要的DNA型別有哪些？

根據螺旋模式、結構、序列和鏈數，DNA主要分為三種類型，以及其他型別——A-DNA、Z-DNA和B-DNA。

問5：什麼是DNA複製？

當DNA聚合酶沿著單鏈DNA移動時，它識別鹼基連線的順序，並將其用作進一步複製鹼基的模板。當DNA聚合酶識別單鏈上的T鹼基時，它會連線一個A；當它識別C鹼基時，它會連線一個G鹼基。因此，同時產生兩種不同的DNA雙螺旋結構——一條舊鏈和一條新鏈。