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DNA和RNA的分子结构

DNA和RNA都是高分子化合物。它们的化学组成单位是碱基(嘌呤和嘧啶)、五碳糖和磷酸。碱基和五碳糖结合为核苷,再与磷酸结合为核苷酸。在分子结构上,DNA是由A、G、T、C4种碱基核苷酸连接而成多核苷酸的两条单链,并且通过氢键把两条单链上相对的碱基连接起来。碱基的配对是很有规律的,其原因是两条链之间的空间是一定的,其距离为2 nm。嘌呤和嘧啶的分子结构不同,嘌呤是双环化合物,嘧啶是单环化合物。因此,若两条链上相对应的碱基都是嘌呤环,则所占的空间太大若两条链上相对应的碱基都是嘧啶环,则相距太远,不能形成氢键。只有A与T相连,其长为2 nm,G与C相连,其长为2 nm,所以碱基配对必须由一个嘌呤与一个嘧啶组成。另外,A与T配对是通过两个氢键相连,G与C配对是通过三个氢键相连(图6-9),因此碱基配对只能是A与T或G与C,不能是A与C或G与T,因为在氢键位置上彼此不相适应。所以,在DNA中碱基的比率总是(A+G)/(T+C)=1,嘌呤碱的分子总数等于嘧啶碱的分子总数。这样的互补配对,形成为多核苷酸的双链。双链围绕一个主心轴,形成梯状的双螺旋结构。每个螺旋包含10对碱基,相邻两对碱基之间的距离为0.34 nm。在双链上,4种碱基的排列顺序是不受限制的,因而提供了DNA分子结构的多样性,而每一特异的DNA分子有其独特的碱基排列顺序。

RNA分子是由A、G、C、U4种碱基核苷酸连接而成的多核苷酸单链。在细胞里,RNA由于部位和功能的不同,具有3种类型,它们的结构也有所不同:①信使RNA(mRNA):是单链结构,它是以DNA双链中的一条为模板,在细胞核内合成的,然后通过核模进入细胞质。由于它传达了DNA上的遗传信息,所以叫做信使RNA。②转运(或转移)RNA(tRNA):这是分子量较小的RNA,它基本上也是单链,但是常常部分地扭曲成双链螺旋状,它的平面形状如三叶草(一种豆科植物)的叶。tRNA也是以DNA分子中的某些部分作为模板,按照碱基互补原则合成的。在蛋白质合成的过程中,tRNA起着搬运各种氨基酸的作用。③核糖体RNA(rRNA):也是单链结构,它也是以DNA分子中某些部分作为模板合成的。rRNA与蛋白质结合在一起,形成核糖体。核糖体是蛋白质合成的主要场所。