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染色体、DNA和基因的区别
在日常生活中,一些生物新闻往往包含染色体、DNA、基因、RNA等词语。这些听起来很晕的东西,其实描述都不一样。这里我们可以做一个简单的区分。众所周知,人类是由细胞组成的,而细胞又是由细胞核和细胞质组成的,其中细胞核中就有染色体。不同物种的染色体情况不同。人类共有23对染色体,其中22对为常染色体,1对为性染色体,即X染色体和Y染色体。女性性染色体是XX,男性性染色体是XY。
染色体主要由DNA和蛋白质组成。染色体的遗传物质是DNA。DNA是双螺旋结构。DNA也叫脱氧核苷酸,其中有四个碱基,分别用A、T、C、G表示。碱基对的序列是遗传信息。
但我们需要知道的是,人体内有大量的DNA,但并不意味着可以表达所有的信息。其实能表现出来的很少,或者说我们说有效片段很少。我们称最终的表达或有效片段为基因。
RNA到底是什么?跟基因有什么关系?
基因的表达
事实上,人体内的RNA主要与基因表达有关。不知道大家有没有想过这个问题。基因是我们身体中的遗传物质。他们如何表达自己?
事实上,这个过程中需要RNA。具体来说,因为染色体存在于细胞核中,根据上面我们知道基因其实是存在于染色体上的。如果一个基因要表达,只有两条路,一是它去细胞核外完成所有的生命活动,二是找一个辅助者来完成。而我们的基因选择了第二条路,那就是找帮手。这个辅助者就是RNA,更准确的说是信使RNA(mRNA)。基因将利用碱基互补的原理,通过转录合成信使RNA。这个过程都是在细胞核内完成的。
之后信使RNA会从细胞核的核孔出来。这时候就有一种带有特定氨基酸的转运RNA(tRNA)来合成肽链。这些多个肽链连接在一起,以特定的形式折叠成空结构,可以形成特定的蛋白质。这个过程也叫翻译。(在这个过程中,还会有核糖体RNA(rRNA)催化肽链的合成。)
基因通过指导RNA合成蛋白质来完成生命活动,这就是基因表达的过程。在这个过程中,RNA充当了信使和搬运工的角色,这也是RNA的主要工作。
RNA充当遗传物质
事实上,RNA不仅可以做这些脏活,事实上,它还可以充当遗传物质。病毒的大部分遗传物质是RNA。比如这种病毒的遗传物质就是RNA。但是,现在有细胞结构的生物的遗传物质基本都是DNA。
科学家认为,其实最早的生物都是用RNA作为遗传物质的。这个假说也被称为RNA世界假说。
其实很好理解。我们都知道RNA和DNA都有碱基,而碱基互补的原理就是用来完成这个任务的。DNA指导RNA完成生命活动。因此,只要RNA能完成类似DNA的自我复制,就可以作为遗传物质。
科学家们已经在实验室成功地使RNA自我复制。不仅如此,科学家还构建了大肠杆菌的DNA-RNA杂交基因组。这个实验证明,即使存在DNA-RNA杂交链的中间状态,生物也不会死亡。
所以RNA最早可能是生物的遗传物质,只是后来逐渐被取代了。
那你可能要问了,为什么非要慢慢变成DNA呢?
其实原因很多。我们主要讲一个主要的、根本的原因。第一,DNA是双螺旋结构,足够稳定。即使复制出现错误,由于碱基互补的原理,也很容易把错误改回来。而RNA是单链的,在复制的过程中很容易出错。一旦出现误差,很容易变异,不利于控制形状。
当然,还有一些次要原因。比如我们都知道DNA在细胞核内,这些完成生命活动的步骤其实都是在细胞核外进行的,所以其实更安全。如果是RNA,就不需要有细胞核,但是细胞丢失了,就容易出问题。因此,DNA逐渐取代RNA成为生物体的遗传物质。但这并不意味着RNA不能作为遗传物质,相反,它可以作为遗传物质存在。
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