DNA的
结构架构

缩放层级 1 / 5 – 分子层面

双螺旋结构

DNA由两条方向相反(反平行)、相互缠绕的链组成。两条链的骨架都由糖(脱氧核糖)与磷酸构成,化学结构完全相同——真正因位置而异的是内侧的碱基。

直径

≈ 2 nm

螺距

≈ 3.4 nm,约10.4个碱基对

碱基对间距

≈ 0.34 nm

小沟

≈ 1.2 nm

大沟

≈ 2.2 nm

缩放层级 2 / 5 – 染色体层面

从染色体到基因

DNA在细胞核中并非以游离长链的形式存在,而是缠绕在组蛋白上,在人体内被包装成46条染色体(23对)。每条染色体包含数百万个碱基对,其上分布着成千上万个基因。

每条染色体都有一条短臂(p)和一条长臂(q),两者在着丝粒处相接。外显子——基因中编码蛋白质的区段——分布在整条染色体上,并与非编码的内含子交替排列。

染色体数量

46条(23对)

11号染色体长度

约1.35亿碱基对

每个基因的外显子数

≈ 8个外显子

编码区占比

约占DNA的1.5%

缩放层级 3 / 5 – 基因组区段

分段式结构

从线性角度看,DNA并非全程"活跃"。编码区段(外显子)与非编码的内含子交替出现;启动子等调控区域决定了一个基因何时、以多高的频率被读取。

人类基因组中绝大部分是非编码序列——真正的基因只占其中很小一部分。

缩放层级 4 / 5 – 碱基序列

碱基对与密码子

在一个编码区段内部,序列以三个一组的方式被读取——这就是所谓的密码子。每个密码子对应一种特定的氨基酸,或标示蛋白质翻译过程的起始与终止。

缩放层级 5 / 5 – 化学结构

单个碱基对

在分子层面,碱基按固定规则配对:腺嘌呤与胸腺嘧啶通过两个氢键结合,鸟嘌呤与胞嘧啶通过三个氢键结合。正是这种特异性,为DNA在每次细胞分裂时的精确复制奠定了基础。