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DNA为何使用五碳糖

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【概要描述】

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  • 分类:公司新闻
  • 发布时间:2023-07-24 16:22
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人体内的糖主要是六碳糖,比如葡萄糖。但是组成DNA和RNA的脱氧核糖却是五碳糖,为什么他们不使用六碳糖呢?

 

首先要知道什么是糖,糖就是多羟基的醛或者酮类化合物,比如葡萄糖和果糖。糖主要有两种存在形式,一种是展开的长链式,另一种是糖苷式,在DNA和RNA中使用的都是糖苷。

为什么不使用四碳或者四碳以下的糖,DNA和RNA使用的是糖苷,如果是四碳或者四碳以下的糖形成糖苷的话就会产生三元环、四元环,由于三元环四元环属于小环,所以键角张力较大稳定性非常差。DNA在细胞里非常重要,因此不会用四碳以下的糖来组成这么重要的物质,而五碳及五碳以上的糖,键角张力就被消除了。

 

因此四碳或者四碳以下的糖不行,必须得是五碳或者五碳以上的糖这样可以节约很多物质,节约了构筑成本。另一个原因更加重要,那就是聚合稳定性。一个核苷酸是由磷酸、糖和碱基组成的,但是他一开始不是这样的,而是由磷酸、糖和碱基组成的。羟基就是这个关键的结合点位。比如磷酸基团就是通过与羟基发生酯化反应,形成磷酸酯键从而结合到糖上。糖上有羟基的地方就是结合点位,五碳糖在DNA、RNA中承担的就是提供点位和骨架的作用。

 

 

假如你只需要三个位点就可以满足要求,但是这个糖却给你提供了10个位点,这会导致什么呢?就会出现排列组合,因为有了额外的位点,所以连接方式可以在一定程度上发生变化。如果这两种连接方式中一种是有用的,另一种是有害的那就会严重影响细胞的稳定性。在细胞中确实第二种连接方式是有害的,尽管在酶的控制下有害的连接方式出现概率非常低,但是架不住次数很多。每个人体内有数万亿个细胞,每个细胞里的DNA又有30多亿个碱基对,即使这种情况发生的概率可能只有数千万分之一,在如此庞大的基数下仍然可以认为它是必然发生的。

 

有两种解决这个问题的办法,第一种解决办法是把结合位点的数量缩小到4个,这样相比10个位点而言发生错误的概率就要小很多了。第二种办法是直接把位点减少到3个,这样的话就没有多余的位点了,彻底杜绝了那种情况。而在细胞中,减小到4个是RNA使用的方式,也就是使用核糖(核糖为4个位点,而六碳糖是五个)。减小到3个,也就是没有额外位点这是DNA所使用的方式,也就是使用脱氧核糖。

 

既然减小到3个可以杜绝这种现象,那为什么RNA不像DNA一样同样减小到3个呢?因为减小到3个是有代价的,这个代价就是消耗大量能量,脱氧核糖之所以叫脱氧核糖因为它的2号位上脱去了一个氧,这一过程需要吸收很多能量,细胞里的能量和物质是有限的,所以能省则省。对于一个细胞而言,如果不使用脱氧核糖就能达到对应效果的话那就不使用,只有在迫不得已的情况下才使用。

 

DNA是遗传物质,细胞里最重要的东西维持遗传物质的稳定,对细胞来说可以说是至关重要所以细胞宁可消耗巨大能量也必须使用昂贵的脱氧核糖来最大限度的保证DNA的稳定性,所以DNA使用的是脱氧核糖。而对于RNA来说他也需要稳定性,但是在真核细胞里RNA所承担的任务没有DNA那么重要,主要是用来传递信息、转运蛋白质,所以细胞让他使用核糖兼顾稳定性又减小能量消耗。

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