如果將人體中所有的DNA拉直,總長度會有多長?

2021-01-13 科學船塢

人體是一個極其精密的結構,大腦控制身體的生理活動,即便你是在休息的時候,大腦也可以將身體管理得井井有條。在人體中,擁有40萬億至60萬億個細胞,取個平均數也有50萬億個,而一個龐大的銀河系,含有的星體總數包含恆星與行星,不過在1萬億顆左右,這說明人體含有的細胞總數相當於銀河系含有星體總數的50倍。

這50萬億個細胞組成了人體,每一個細胞又是一個個的小環境,它們有自己的細胞核以及整套的遺傳信息。我們知道,包含人體遺傳信息的是染色體,而染色體又是主要由DNA組成,DNA學名叫做脫氧核糖核酸,它是雙螺旋結構,由兩條脫氧核苷酸鏈圍繞一個共同的中心軸盤繞而成,嚴絲合縫沒有一絲兒差錯。DNA主要由四種鹼基組成,它們之間互相配對以氫鍵聯合,形成了穩定的DNA雙螺旋的結構。

開始於1990年的人類基因組計劃,研究表明人體的基因組含有約30億個鹼基對,每個細胞中都含有整套的遺傳信息,所以說每個細胞都含有30億個鹼基對。每一個鹼基的長度大約是0.34納米,那麼如果將一個體細胞內的所有鹼基連接起來,總長度就達到了2米,這個數字是非常驚人的,然而DNA就是這樣以這種螺旋形態圈上加圈,使得30億個鹼基對容納在只有6微米寬的空間內。

那麼,如果將人體中所有的細胞含有的DNA全部拉直,總長度可以達到多少呢?得出的是一個天文數字,1000億公裡,相比之下,地球到太陽的距離不過才1.5億公裡。

一個小小的人體內部竟然含有如此巨量的DNA,那究竟是什麼來保證如此巨量的DNA物質的穩定的呢?

我們知道,DNA的複製是半保留複製,複製的過程也是一個邊解旋邊複製的過程,在這個過程中,游離的鹼基將嚴格的按照鹼基互補配對原則來與母鏈上的鹼基進行配對,這個過程是非常嚴格的,這不僅是由本身的複製方式來保證的,而且在複製的過程中還有一種特殊的酶參與,這種酶就是DNA聚合酶。

DNA聚合酶參與DNA的複製,是複製過程中不產生錯誤的重要保證。如果在複製的過程中發生了錯誤,DNA聚合酶會修復它,不僅如此,它還可以隨時的進行校對,如果發現了錯誤,立即進行修復,這保證了DNA的準確無誤。

當然了,這個只是DNA穩定的一方面因素,另一方面是在DNA雙螺旋結構上的穩定。

又是什麼來保證DNA結構的穩定的呢?

主要是鹼基堆積力、氫鍵、範德華力的協同作用,最重要的還是鹼基堆積力,這是一個什麼力呢?在DNA螺旋的平面圖中,你可以看到每一個鹼基都層疊堆積在一起,這種在旋進中彼此堆積會形成一種相互吸引的力,這個力就是鹼基堆積力,有力的保證了雙螺旋結構的穩定性。

綜上,可以知道,DNA的穩定不僅是物質的穩定,而且還有結構的穩定,每一個穩定中都有重要的參與者,使得50萬億個細胞各司其職,有序地完成它們的使命。

文/科學船塢

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