脱氧核糖核酸

脱氧核糖核酸或脱氧核糖核酸或染色体 DNA （英文：脱氧核糖核酸）或简称DNA）是一种大分子，存在于所有生物体和多种病毒的细胞内，并包含使它们发挥功能的遗传信息。在这些生物体的发育过程中，DNA和核糖核酸(RNA) 是核酸，它们与蛋白质、脂质和多糖一起形成生命所需的四种大分子。大多数 DNA 分子由两条盘绕的生物聚合物链组成。以双螺旋的形式相互围绕。

一条 DNA 链称为多核苷酸，由称为核苷酸的更简单的单位组成。一种核苷酸由一种称为脱氧核糖的糖、 一个磷酸基团 和四种含氮碱基之一（腺嘌呤[A]、胸腺嘧啶[T]、鸟嘌呤[G]和胞嘧啶[C]）组成。核苷酸通过一个核苷酸的糖和下一个核苷酸的磷酸之间的共价键在一条链中相互连接。DNA骨架问题，两个含氮多核苷酸链的碱基根据成对键合规则相互连接。 A与T和G与C)通过互补氢键 形成具有两条平行链的DNA分子。

除了四种碱性碱基外，DNA中还存在尿嘧啶 和碱基C等非标准碱基，它们存在的原因各不相同，有的碱性碱基暴露于甲基化，有的因为它们是特定酶的结合位点 。 DNA的结构不是固定的，而是受细胞条件控制，包括：水合水平、DNA序列、超螺旋的数量和方向、碱基的化学变化、金属离子的类型和浓度以及溶液中存在多胺，因为 DNA 以多种形式存在，包括DNA A、DNA B和 DNA G。

在真核生物中，DNA以染色质的形式存在于细胞核内，以促进基因表达的过程，并且除了在有丝分裂阶段（发生复制和包装过程）外，它不会以染色体的形式存在。在原核生物（细菌、古代细菌）中，它存在于细胞质中。在基因表达过程中，基因被转录成信使RNA分子，并通过核糖体翻译成蛋白质。人体中编码蛋白质的DNA数量不超过总DNA的1.5%，其余98%以上是非蛋白质编码DNA，其部分序列可编码负责调节基因的非编码RNA 。表达。 55% 的 DNA 由重复序列组成，其功能尚不清楚。

DNA 的损伤要么是由于日常细胞活动（如水解和酶活性）造成的，要么是由于外部因素（如氧化剂、烷化剂 和高能电磁辐射（如紫外线 和 X 射线））造成的，这些损伤会导致性质发生化学变化。可以导致基因功能抑制或改变的DNA。细胞具有检测和修复这些损伤的DNA 修复机制，DNA 修复的速度取决于多种因素，包括：细胞的年龄、细胞类型及其外部环境。但是，这些修复过程是有限的。这些损害会随着时间的推移在细胞中积累，从而导致癌症。这些积累似乎是衰老的一个重要因素。

DNA 是由称为核苷酸的重复单元组成的长聚合物 DNA 的结构沿其长度是动态的，能够卷成紧密的环和其他形状。在所有物种中， DNA 由两条通过氢键连接在一起的螺旋链组成，两条链缠绕在同一轴上，并且具有相同的螺旋长度34埃（3.4纳米）和直径 10 埃（1 纳米）。根据另一项在不同溶液中进行测量的研究，发现 DNA 链的宽度为 22 至 26 埃（2.2-2.6 nm），单个核苷酸的长度为 3.3 埃（0.33 nm） ），尽管重复核苷酸单元非常小，但 DNA 聚合酶可能非常大，包含数百万或数亿个核苷酸，例如，最大的人类染色体1中的 DNA由大约 2.2 亿个碱基组成。对，如果加长，长度将达到 85 毫米。

DNA通常并不以单个分子的形式存在，而是一对紧密拉伸在一起的分子这两条长链以双螺旋的形式相互缠绕。包含分子的每个主链（确保链的内聚力）和核碱基（与螺旋另一链上的碱基键合）。与糖连接的核碱基称为核苷酸，与糖和一个或多个磷酸盐连接的碱基称为核苷酸。由多个核苷酸连接而成的聚合物称为多核苷酸。

DNA的主链由糖 和磷酸盐组成 DNA中的糖是脱氧核糖，它是一种戊糖（含有五个碳原子的糖），糖分子通过磷酸基团连接在一起，磷酸基团之间形成磷酸二酯键。两个相邻糖环的第三和第五原子。这些不对称连接意味着DNA链具有方向，并且在双螺旋中，一条链中的核苷酸的方向与另一条链中的方向相反，这意味着两条链的末端是反平行的。两条不对称DNA链据说具有五个孔(5')和三个孔(3')的方向性，其中5'端包含末端磷酸基团，3'端包含末端羟基之一。 DNA和RNA之间的最大区别是RNA中的糖，脱氧核糖被戊糖取代，戊糖是核糖。

DNA在真核生物中通常呈线性染色体，在原核生物中呈环状染色体，一个细胞中的染色体总和构成了基因组，人类基因组包含大约30亿个碱基对，排列在46条染色体中。 DNA 中携带的信息包含在称为基因的部分序列中。遗传信息通过整合的碱基连接在基因中传递。例如：当细胞使用基因中包含的信息时，DNA 序列就会被复制到基因中。通过 DNA 和 RNA 的正确核苷酸之间的吸引力形成互补的 RNA 序列，该副本通常用于通过称为翻译的过程合成相似的蛋白质序列，这取决于 RNA 核苷酸之间的相同吸引力。细胞可以通过一个称为DNA复制的过程来复制其遗传信息，这些过程的细节将在后面的标题中提到，下一个标题的重点将是DNA与其他干扰基因组功能的分子之间的相互作用。