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人体细胞中包含DNA总长可达2000万公里，是什么保证如此巨量的结构严丝合缝？
碱基,双螺旋,基因人体细胞中包含DNA总长可达2000万公里，是什么保证如此巨量的结构严丝合缝？
发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：
开始于1990年的人类基因组计划，研究表明人体的基因组含有约30亿个碱基对，每个细胞中都含有整套的遗传信息，所以说每个细胞都含有30亿个碱基对。每一个碱基的长度大约是0.34纳米，那么如果将一个体细胞内的所有碱基连接起来，总长度就达到了2米，这个数字是非常惊人的，然而DNA就是这样以这种螺旋形态圈上加圈，使得30亿个碱基对容纳在只有6微米宽的空间内。
那么，如果将人体中所有的细胞含有的DNA全部拉直，总长度可以达到多少呢？得出的是一个天文数字，1000亿公里，相比之下，地球到太阳的距离不过才1.5亿公里。
一个小小的人体内部竟然含有如此巨量的DNA，那究竟是什么来保证如此巨量的DNA物质的稳定的呢？
我们知道，DNA的复制是半保留复制，复制的过程也是一个边解旋边复制的过程，在这个过程中，游离的碱基将严格的按照碱基互补配对原则来与母链上的碱基进行配对，这个过程是非常严格的，这不仅是由本身的复制方式来保证的，而且在复制的过程中还有一种特殊的酶参与，这种酶就是DNA聚合酶。
DNA聚合酶参与DNA的复制，是复制过程中不产生错误的重要保证。如果在复制的过程中发生了错误，DNA聚合酶会修复它，不仅如此，它还可以随时的进行校对，如果发现了错误，立即进行修复，这保证了DNA的准确无误。
当然了，这个只是DNA稳定的一方面因素，另一方面是在DNA双螺旋结构上的稳定。
又是什么来保证DNA结构的稳定的呢？
主要是碱基堆积力、氢键、范德华力的协同作用，最重要的还是碱基堆积力，这是一个什么力呢？在DNA螺旋的平面图中，你可以看到每一个碱基都层叠堆积在一起，这种在旋进中彼此堆积会形成一种相互吸引的力，这个力就是碱基堆积力，有力的保证了双螺旋结构的稳定性。
综上，可以知道，DNA的稳定不仅是物质的稳定，而且还有结构的稳定，每一个稳定中都有重要的参与者，使得50万亿个细胞各司其职，有序地完成它们的使命。
文/科学船坞
回答于 2019-09-11 08:43:50
人体中绝大多数的细胞中，都有细胞核，而细胞核里包裹着遗传物质DNA。DNA双链非常长，展开可达0.34nm*3000000000/1000000000，然而在细胞中，DNA双链会经过折叠并缠绕，实际长度并没有那么长。不过，如此长的DNA链条究竟是怎么组成的呢？
DNA链条
我们知道，英文是由26个字母组成，而组成DNA双链的也和英文一样，是由4个碱基组成，分别是：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶，简称：A、T、C、G。而且这四个碱基两两对应，A一定对应着T，C一定对应着G。
除了碱基之外，DNA是由脱氧核糖与磷酸交替链接构成的骨架，碱基对之间有氢键作为链接，但对基因起着决定作用的是碱基对的有序分布。
也就是说，DNA链条虽然长，但DNA链条的骨架是固定的，变化的只有碱基对，而碱基又只有4种，这四种碱基的排列方式构成了一个又一个的基因。
基因自身不能合成蛋白质，但基因可以转录成信使RNA，信使RNA可以将基因上的信息翻译成蛋白质，蛋白质会生产能量或者运输能量，参与生命活动，就这样人体工厂运转了起来。
虽然基因位于DNA链条上，但DNA链条上不全是基因，还有许多冗余基因。
冗余的基因
在人体基因组计划展开之前，科学家认为如此长的DNA双链，上面的基因最少也有七八万个，但当2003年4月14日人体基因组计划真的完成之后，科学家们都惊呆了，原来人体只有两万多个表达性状的基因，这些基因只占人类基因组总数的3%，这意味着绝大多数基因组都是不表达任何性状的基因，这些不表达性状的基因就叫做内含子，表达性状的基因叫做外显子。
也就是说，人体内的基因并不是严丝合缝的，而是有大量的冗余。
我们知道，冗余意味着浪费，在人体中有这么多用不到的基因，其实是非常浪费能量，因为DNA每自我复制一次时，这些冗余的基因也会被蛋白质复制一次，非常浪费能量。如果把这些能量节约下来，用于提高繁殖速度或者奔跑速度也能帮助自己更好地生存。
于是，有些人在想，既然有大量的基因是无用的，为什么生物在演化时，仍然要保留这些基因呢？初看之下这个问题很简单，但答案却并不简单。
我们知道，DNA在进行自我复制时，就相当于学生抄写作业，虽然DNA是个认真的学生，每次在抄写DNA时，都会自我检查一遍，但仍难免有错误，比如：有些字数抄错了，有些抄漏了，有的多写了。
也就是说，DNA并不能100%将自我完全复制，每复制一次会出现极个别的碱基对复制错误，这些碱基对如果位于基因序列中，将会造成基因变异，比如：镰刀型贫血症等，多说一句，基因变异没有方向，有的会造成生物患病，有些会帮助生物生存，还有一些对人体影响不大。
如果出现错误的碱基出现于冗余的基因序列中，那么就有可能激发新的基因，但更大的可能是对人体没有任何影响，这是因为信使RNA在加工时，会将内含子剪切掉，所以即使内含子发生变异也不影响人类正常生活。
假如，没有这些冗余基因，虽然比较节约能量，但如果DNA在每次自我复制时都出现极个别的错误，这意味着我们还没长大，身体内的基因已经突变的不成样子了。
再者，冗余的基因并不冗余，我们知道生物在形成配子时，会发生联会现象，联会也就是相互交换碱基对。
如果联会的地方发生在基因序列中，将会造成基因变异。如果发生在冗余基因里，则可能不会影响生物的关键基因。
除此之外，偶尔一些关键位点的碱基对复制错误，就有可能激活某个新的基因，成为我们身体中的一部分。
虽然冗余的基因可以充当基因的缓冲剂，但冗余的基因并不能无限长，这是因为过多的基因会造成大量能量浪费，导致成为生物的负担。
但也不能过于短，因为过短不利于生物的稳定。
总结
有人说，即使是最顶级的科学家，也无法制造出一个最简单的生命，事实上的确如此。DNA的结构虽然简单，但是从DNA到生命的过程却不简单。
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