双螺旋结构dna是否会优于直链结构(为什么RNA不能形成双链结构替代DNA成为遗传物质)
为什么RNA不能形成双链结构替代DNA成为遗传物质?
答:
其实这个问题比较复杂,水平有限只能简要回答。首先要说的是RNA是能形成双链结构的,比如虽然是单链结构但自身可以形成稳定配对的转运RNA。但RNA不能形成DNA那样长且稳定的双链,所以无法替代DNA形成细胞生物的遗传物质。
DNA(脱氧核糖核酸)与RNA(核糖核酸)的化学性质十分相似,区别只在于DNA多了一个”脱氧“,如下图所示,二者的区别在于圈出的2'位。
虽然看起来差别不大,但如果RNA形成双链,2'位上多出来的氧原子会在双链内部互相挤压,导致其空间结构不稳定,容易解链。此外,RNA多出的-OH具有较高的反应活性,容易断链,因而不能像DNA那样形成长且稳定的双螺旋结构。
对细胞生物来说,其遗传物质必须包含形成一个或各种细胞所需的全部信息,而且必须具有一定的稳定性,才能保证下一代细胞可以正常进行各项生理活动。RNA不能形成长而稳定的双链结构,单链结构又不够稳定,因而不是遗传物质的好选择。不过,很多病毒是用RNA作为遗传物质的,因为病毒并不具有细胞结构,而是依靠宿主细胞进行生命活动。RNA容易突变的特性反而给了病毒更多的变异机会,以此筛选出更适合的变种来侵染更多细胞。
参考资料:
[1] 为什么 DNA 能形成双螺旋结构(并成为主要的遗传物质)而 RNA 不能?
[2] Rana, T. Illuminating the silence: understanding the structure and function of small RNAs. Nat Rev Mol Cell Biol8, 23–36 (2007).
by fiufiu
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