《自然界为什么选择DNA作为遗传物质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自然界为什么选择DNA作为遗传物质（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、自然界为什么选择 DNA 作为遗传物质？当上遗传物质需要什么”真功夫” ?1.在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性。2.能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。3.具有贮存大量遗传信息的潜在能力。4.结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。DNA 的结构DNA 含脱氧核糖，有利于使分子结构更加稳定。在碱性环境下，RNA 分子中核糖的 2 号碳上的-OH 会失一个氢原子而裸露出电子，这个电子对会攻击 RNA 链上邻近的磷酸二酯键，使得磷酸二酯键断裂，导致 RNA 分子断裂；而 DNA 分子脱氧核糖的 2
2、 号碳上没有游离的-OH，不会经由碱的作用而产生相同的反应，不会形成 2，3-环形磷酸盐的中间产物，因此， RNA 分子一般较 DNA 分子短，且不如 DNA 分子稳定DNA 分子中书写遗传信息的碱基是 A、T、C、G，为什么不用 U。比较三种嘧啶分子的结构可以看出，C 和 U 的结构很相近，C 与 T 差异较大。DNA 以 T 代 U，其生物学意义十分重大。碱基 C 在某种条件下容易氧化脱氨基而成 U；如果 DNA本来就有 U，那么新变过来的 U 和原有的 U 就无法区别，这样会把遗传信息搞乱。DNA 无 U 有 T，新变过来的 U 一看就是“不速之客” ，可以马上清除，保持原有遗传信息的稳
3、定性2. DNA 分子大而稳定，适于储存大量信息假若由四种核苷酸组成的 DNA 分子的一条链由 n 个核苷酸组成，则组成的重复排列种数：N=4（若 n=1000，则 N=10602，远大于人类已经知道的宇宙中全部原子数的总和 1073） 。这说明 DNA 分子能够储存极其大量的信息。实际上生物只利用了这些可能排列种数中的一部分，有相当一部分排列方式成为没有功能的基因。在这些没有功能的基因中，仍然有极其大量的有利于突变的排列方式存在。可见，基因通过突变而产生新的排列方式的潜能几乎是无限的；通过基因的突变，为生物进化和人类改造生物的遗传属性提供了物质基础。3.DNA 的介电常数是已知的介电常数最大
4、的物质，且具有高度量子简并的特征控制论指出，许多储存信息的方法具有一个共同的重要物理要素，它们似乎都是振动方式很多且频率相同的高度量子简并性的系统。许多储存信息和能量的物质具有很高的介电常数，这种物质在微小扰动时就能产生显著而稳定的结果，即出现量子简并性。作为遗传物质的 DNA 就具有这种高度量子简并的特征。DNA 的介电常数高达 120000 以上，是已知的介电常数最大的物质，可见大自然选择 DNA 作为遗传物质并非偶然。生物机体的新陈代谢和生殖作用的许多问题都与量子简并性物质有关。4. DNA 分子为共轭双键体系DNA 的组成部分-嘌呤和嘧啶基团中都具有共轭双键，它们都有自己的非偶电子。这
5、些非偶电子不受任何个别原子的束缚，为整个分子的共轭系统所共有，电子的激发能也属于整个共轭系统。DNA 在复制和转录过程中作为模板而传递信息。由于 DNA 分子为共轭双键体系，对于实现重叠转移、共振转移、电荷络合物转移、半导性能带的电子转移等各式各样电子激发能的转移十分有利。具有共轭结构的有机高分子化合物有很多特殊的性能，除了顺磁性和导电性之外，还表现出催化活性和耐热性。DNA 在复制过程中的模板自身催化活性，以及在转录过程中对 mRNA 合成的异已催化活性都是共轭体系催化活性的表现。DNA 在介质分子的热运动中得到保护，使遗传特性相对稳定，这是共轭体系耐热性的表现。若具有遗传特性的物质一直保持
6、在 37左右的恒温条件下，几千年来的分子热运动未能破坏它的有序结构。这说明，外界因素要引起生物的遗传物质发生突变，必须越过一量子化了的很高能垒，即生物体内的遗传物质被一个“能障”保护着。DNA 的性质之所以能够作为遗传信息储存库，部分原因是由于它的化学稳定性。在没有酶催化的情况下，DNA 的化学变化非常缓慢。癌变细胞 信息稳定的长期储存对细胞来说特别重要，细胞对遗传信息改变具有低耐受性。稍微改变 DNA 结构就会导致严重的生理后果。为什么 RNA 不能作为遗传物质呢？1. RNA 分子量小，只有病毒，基因组小，遗传信息少，可以直接用 RNA。2. RNA 不可以完成自我复制。3.RNA 多数是单链，结构不稳定。蛋白质能不能翻身当上遗传主宰者呢？组成蛋白质的主要氨基酸约有 20 种。由于氨基酸的种类和数量不同，排列顺序不同，可以组成无数种蛋白质，具有储存大量信息的潜力。蛋白质（特别是酶）能够控制生物的性状和代谢。但是蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定；它也不能遗传给后代，所以蛋白质不可能是遗传物质。
