DNA總長度比地月距離還長，如此長的DNA是怎麼組裝在一起的？

2023-03-31 10:13:37 2

人體內絕大多數細胞都有細胞核，細胞核被遺傳物質DNA包裹著。脫氧核糖核酸雙鏈非常長，可以擴展到0.34納米* 3，000，000/1，000，000。然而，在細胞中，脫氧核糖核酸雙鏈是摺疊和纏繞的，實際長度沒有那麼長。然而，這麼長的DNA鏈究竟是怎麼組成的呢？

DNA鏈

我們知道英語由26個字母組成，雙鏈DNA由4個鹼基組成，即腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，縮寫為A、T、C和G，就像英語一樣。此外，這四個鹼基成對對應，A必須對應於T，C必須對應於g

除了鹼基，DNA是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的骨架。鹼基對之間有氫鍵作為連接，但是鹼基對的有序分布在基因中起著決定性的作用。

也就是說，儘管DNA鏈很長，但它的骨架是固定的，只有鹼基對改變，只有四個鹼基改變，四個鹼基的排列構成了一個又一個基因。

基因本身不能合成蛋白質，但是基因可以被轉錄成信使核糖核酸，信使核糖核酸可以將遺傳信息翻譯成蛋白質。蛋白質能產生能量或運輸能量並參與生命活動，因此人體工廠得以運轉。

雖然基因位於脫氧核糖核酸鏈上，但脫氧核糖核酸鏈並不全是基因，而且有許多冗餘基因。

冗餘基因

在人類基因組計劃啟動之前，科學家們認為在如此長的雙鏈DNA上至少有70，000到80，000個基因。然而，當人類基因組計劃於2003年4月14日真正完成時，科學家們都震驚了。結果發現，人體只有20，000個表達特徵的基因，僅佔人類基因組總數的3%。這意味著大多數基因組是不表達任何特徵的基因。這些不表達性狀的基因被稱為內含子，而表達性狀的基因被稱為外顯子。

換句話說，人體內的基因並不是緊密匹配的，但是有很多冗餘。

我們知道冗餘意味著浪費。人體內有這麼多無用的基因，這實際上是浪費能量，因為每次DNA自我複製時，這些多餘的基因也會被蛋白質複製，這是浪費能量。如果這些能量被保存下來，它們也可以用來提高繁殖速度或奔跑速度，幫助自己更好地生存。

因此，一些人在想，既然有大量無用的基因，為什麼生物體在進化時還應該保留這些基因？乍一看，這個問題很簡單，但答案並不簡單。

我們知道，當DNA複製自身時，就相當於學生複製作業。雖然DNA是一個認真的學生，每次複製DNA時都會檢查自己，但是仍然有一些錯誤，例如，一些單詞被錯誤地複製，一些被遺漏，一些被寫得太多。

也就是說，DNA不能100%完全自我複製。每次複製時，基本對複製錯誤都很少。如果這些鹼基對位於基因序列中，它們將導致基因變異，如鐮狀貧血等。換句話說，基因變異沒有方向，有些會引起生物疾病，有些會幫助生物生存，有些對人體影響很小。

如果冗餘基因序列中出現錯誤的鹼基，就有可能刺激新的基因，但更有可能的是它對人體沒有影響。這是因為信使核糖核酸在加工過程中會切斷內含子，所以即使內含子發生變異，也不會影響正常的人類生活。

如果我們沒有這些多餘的基因，儘管它更節能，如果DNA每次自我複製時都很少出錯，這意味著我們還沒有長大，我們體內的基因已經突變成畸形的形式。

此外，多餘的基因不是多餘的。我們知道當生物體形成配體時，就會發生突觸，這意味著相互交換鹼基對。

如果關聯位點出現在基因序列中，就會引起基因變異。如果它發生在冗餘基因中，它可能不會影響生物體的關鍵基因。

然而，多餘的基因並不都是多餘的。偶爾，一些關鍵位點的鹼基對被錯誤複製，這可能會激活一個新基因，成為我們身體的一部分。

儘管冗餘基因可以作為基因的緩衝，但冗餘基因不能無限長，因為太多的基因會造成大量的能量浪費，並成為生物體的負擔。

但是它不應該太短，因為太短不利於生物的穩定。

摘要

有人說，即使是最頂尖的科學家也不能創造最簡單的生命。事實上，這是真的。雖然DNA的結構很簡單，但從DNA到生命的過程並不簡單。