Question

DNA与RNA分子结构有哪些异同

Answer 1

一、DNA和RNA的结构：
DNA和RNA均属于核酸，一个是脱氧核糖核酸，另一个是核糖核酸。
核酸均由核苷酸组成，DNA由脱氧核糖核苷酸组成，RNA由核糖核苷酸组成。
核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。

(一)五碳糖、磷酸：
如果五碳糖中含有五个氧原子，叫做核糖；如果五碳糖中仅含有四个氧原子，则叫做脱氧核糖。五碳糖为脱氧核糖的核苷酸叫做脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)，所组成的是脱氧核糖核酸(DNA)；五碳糖为核糖的核苷酸叫做核糖核苷酸，所组成的是核糖核酸(RNA)。
核苷酸之间由“五碳糖-磷酸”键连接成链，即核苷酸A的磷酸与核苷酸B的五碳糖相连，同时核苷酸B的磷酸与核苷酸C的五碳糖相连，由此得到的链叫做核苷酸链。
脱氧核糖核酸(DNA)由两条脱氧核糖核苷酸链组成，核糖核酸(RNA)由一条核糖核苷酸链组成。

(二)含氮碱基：
含氮碱基的种类有五种，分别是腺嘌呤(用A表示)，鸟嘌呤(用G表示)，胞嘧啶(用C表示)，胸腺嘧啶(用T表示)，尿嘧啶(用U表示)。其中，脱氧核糖核苷酸仅含有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶；核糖核苷酸仅含有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶。
核苷酸链(不论是脱氧核糖核苷酸链还是核糖核苷酸链)之间相连接时，均是依靠含氮碱基与含氮碱基间的氢键相连(即A链的一个核苷酸的含氮碱基与B链的一个相对应位置的核苷酸的含氮碱基间产生氢键相连)-----其中脱氧核糖核酸(DNA)的两条脱氧核糖核苷酸链之间不仅依靠含氮碱基与含氮碱基间的氢键相连，而且两条链成双螺旋结构。 注：含氮碱基与含氮碱基间的氢键相连时遵循碱基互补配对原则，即腺嘌呤(A)只与胸腺嘧啶(T) 或尿嘧啶(U)相连，鸟嘌呤(G)只与胞嘧啶(C)相连，A、T间A、U间形成两个氢键相连，G、C间形成三个氢键相连。

二、DNA与RNA的复制、转录、翻译和逆转录：

(一)DNA的复制：
DNA的复制要保证DNA分子上所携带的遗传信息不会发生变化。遗传信息是靠DNA或RNA分子的脱氧核糖核苷酸链或核糖核苷酸链上核苷酸的排列顺序来体现的。因此，保证复制时DNA分子上脱氧核糖核苷酸的排列顺序不会发生变化是DNA复制的关键，而碱基互补配对原则保证了这个关键。——————(核苷酸因五碳糖的不同分为两大类，脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸；脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸因含氮碱基的不同各分为四类，脱氧核糖核苷酸分为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，核糖核苷酸分为腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。因此这8种核苷酸在脱氧核糖核苷酸链或核糖核苷酸链上的排列顺序就体现了DNA或RNA携带的遗传信息，并且它们的排序构成了几乎无限种组合方式，而随着基因的长度及DNA或RNA的长度的不同又带来更多种组合情况，这无限多的排序组合方法使得遗传信息多到无以复加的地步，并最终决定了地球上的生物形态及
生活
习性的多样性。)
复制时，首先DNA双链在DNA解旋酶的作用下解开双螺旋结构并且两条链上各脱氧核糖核苷酸的含氮碱基间氢键断裂(现在将以这两条链作为模板进行DNA的复制，因而这两条链叫做模板链。)。
然后在细胞液中游离的各种脱氧核糖核苷酸依照碱基互补配对原则分别与两条模板链上的脱氧核糖核苷酸依靠碱基间氢键相连，并且游离的各种脱氧核糖核苷酸间依靠“五碳糖-磷酸”键相连。由于碱基互补配对原则的存在，在模板链A上组建出的新DNA链的核苷酸排序应与模板链B相同，而在模板链B上组建的新链其核苷酸序列则应与模板链A相同。由此便形成了两个新的DNA分子(子DNA)，且这两个子DNA分子与原先的母本DNA应完全相同。 注：DNA复制时是边打开螺旋边进行游离的脱氧核糖核苷酸的连接，就像拉拉链一样。

(二)DNA的转录、翻译：
基因是DNA分子上具有遗传效应的片断。它由DNA分子两条链上相同位置的脱氧核糖核苷酸组成，基因所处位置的DNA分子的两条链分为有义链和反义链，转录时反义链进行转录，这样生成的mail-RNA携带的遗传信息便与DNA的有义链相同。

DNA转录时不像复制时要将整个DNA分子全部解螺旋，而只是将DNA分子的一小部分解螺旋。DNA分子要解螺旋的部分在DNA解旋酶的作用下一点一点打开，同时细胞液中游离的各种核糖核苷酸依照碱基互补配对原则连接到解开螺旋的两条链中的一条链上(这条链是DNA分子上要表达的基因的反义链)，并且游离的各种核糖核苷酸间依靠“五碳糖-磷酸”键相连。之后，这条连接在DNA上的核糖核苷酸链会将自己的所有含氮碱基上的氢键打开，脱离DNA分子，而DNA分子则将解螺旋的部分重新连接在一起。
脱离DNA分子的核糖核苷酸链称为信使RNA(mail-RNA简记作m-RNA)，它所携带的遗传信息由于碱基互补配对原则而与要表达的基因的有义链相同。

氨基酸是蛋白质的基本组成单位。氨基酸分子具有一个一般结构：一个氨基(-NH2)、一个羧基(-COOH)、一个氢原子(-H)和一个可任意替换的R基(-R)连接在同一个碳原子上。当一个氨基酸与另一个氨基酸在一起时会发生脱水缩合(即氨基酸A的氨基“-NH2”脱去一个氢原子“-H”，氨基酸B的羧基“-COOH”脱去一个羟基“-OH”，形成一个水分子“H2O”和一个肽键“-NH-CO-”。)。由两个氨基酸脱水缩合形成的物质叫做二肽，由多个氨基酸脱水缩合形成的物质叫做多肽，多肽若成一条链状物则叫做肽链，一条或几条肽链经过扭曲盘卷并通过复杂的化学键连接成为一个复杂的空间几何体，这个几何体就是蛋白质。

转录了基因反义链而携带了有义链的遗传信息后，m-RNA进入到细胞的核糖体中。在核糖体中存在另一种RNA，转移RNA(transportation-RNA简记作t-RNA)，它有两端，一端用来连接能被它识别的氨基酸，另一端上有三个含氮碱基，t-RNA上的三个含氮碱基叫做反密码子，一种反密码子只能识别一种特定的氨基酸。当m-RNA进入到细胞的核糖体中，t-RNA便会以m-RNA为模板进行肽链的装配(即DNA的翻译)。
首先，反密码子将其可识别的氨基酸(一般游离在细胞液中)识别出来，t-RNA则用其装载氨基酸的一端将这个被识别的氨基酸连接。然后，t-RNA通过碱基互补配对原则与m-RNA上三个特定的碱基相连接，这样氨基酸便被拖曳到特定的位置上。t-RNA在这里将氨基酸卸下，继续去连接其它可被识别的氨基酸，而氨基酸则在m-RNA上的相应位置排成一列，并且相邻的两个氨基酸间发生脱水缩合。这样，随着翻译的进行，氨基酸连接成肽链，而肽链最终脱离m-RNA，盘卷形成蛋白质后离开核糖体。 注：被反密码子所识别的氨基酸最终将被拖运到m-RNA上的相应位置，而决定这个特定位置在何处的正是m-RNA上能与t-RNA的三个含氮碱基通过碱基互补配对原则相连接的三个相邻的含氮碱基，实际上，m-RNA上的这三个相邻的含氮碱基才是决定氨基酸的种类及位置的根本因素，它叫做密码子，它决定了所要合成的肽链在合成之前各氨基酸排列的顺序，也正因为它叫做密码子，所以t-RNA上的三个含氮碱基才叫做反密码子。同样，一种密码子只能识别一种特定的氨基酸，即一种氨基酸只能被装配在m-RNA上一种特定的密码子的相应位置。

(三)RNA的复制和逆转录：
某些病毒体内RNA可进行自我复制。RNA的复制在过程上与DNA的复制基本相同。需要注意的是RNA仅有一条核苷酸链，所以复制时没有解旋酶的参与，并且进行碱基互补配对时，原RNA作为模板链A，第一次配对生成的链则作为模板链B，子RNA是在与B链进行配对(第二次配对)时才产生，而且在配对时是核糖核苷酸参与，不是脱氧核糖核苷酸参与。

在某些病毒合成蛋白质时，病毒的RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。首先原RNA作为模板链通过碱基互补配对原则用脱氧核糖核苷酸合成出DNA的一条链，然后以这条新链为模板合成出DNA的另一条链，最后合成出的两条链结合并螺旋化，由此便得到一个DNA分子。