DNA和RNA的结构多样性特征

发布时间：2024-03-03 11:07:21 热度：311

       人们在发现DNA是携带了染色体所有遗传信息的主要遗传分子后，立即将注意力集中在DNA的结构上。当时，人们希望通过了解DNA结构，能够揭示染色体分开并形成两个相同的拷贝时，DNA携带的遗传信息是如何进行复制的。从20世纪40年代末到50年代初，几个美国和欧洲的研究小组既协作又竞争地对此进行了研究，以期了解DNA的原子间是如何通过共价键连接在一起，而由此形成的DNA分子是如何在三维空间中排列的。不足为奇，刚开始人们担心DNA的结构非常复杂甚至可能很古怪，不同基因中的DNA结构是完全不同的。因此，当DNA的双螺旋结构被发现时，人们大大松了一口气。DNA的这一基本结构告诉我们，所有基因的三维结构都大致相同，区别只在于DNA互补双链中4种核苷酸的数量和排列顺序的不同。

      双螺旋结构的发现距今已有50多年，关于遗传物质的这一阐述仍然未受到质疑，不需要做改动以适应新的发现。然而，人们也逐渐认识到DNA的结构并不完全和刚开始想的一致。例如，一些小病毒的染色体DNA是单链而不是双链分子。而且，受局部DNA序列的影响，不同的碱基对的精确方向有着细微的差别。一些序列甚至能使DNA卷曲成左手双螺旋，与最初阐述的DNA基本结构——右手双螺旋正好相反。虽然有些DNA分子是线性的，但也有一些是环状的。DNA双螺旋经常围绕DNA结合蛋白质进一步盘绕卷曲成超螺旋结构，这样造成了更大的复杂性。
      同样，我们现在认识到RNA虽然乍看起来与DNA非常相似，但是它有自己独特的结构特征。虽然RNA主要以单链分子的形式存在，但是通过链内碱基配对，也呈现出很多双螺旋的特征，并能折叠成大量不同的三级结构。这些RNA结构有诸多令人惊奇之处，例如，非经典碱基对，碱基和骨架的相互作用和结点状构型。最值得一提的是，一些RNA分子是酶类，催化从核酸到蛋白质的信息传递中的核心反应，具有重要的进化意义。
      显然，DNA和RNA的结构比开始所设想的更加丰富多样，更加复杂。实际上，不存在一种适用于DNA和RNA的通用结构。将要讨论，多核苷酸链由于其独特的物理、化学、拓扑学特性，在一般结构的基础上能发生很多变化。