环状DNA英文解释翻译、环状DNA的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 circular DNA
分词翻译:
环状的英语翻译:
circularity; ring
【医】 crico-
专业解析
环状DNA(Circular DNA)是指其分子结构呈闭合环状的双链或单链DNA分子。这种拓扑结构与常见的线状DNA不同,在生物体内具有独特的生物学功能和存在意义。以下是其详细解释:
一、 核心定义与结构特征
- 形态描述: 环状DNA分子的两条核苷酸链(双链)或单条核苷酸链(单链)首尾相连,形成一个没有游离末端的闭合环状结构。这种结构使其在物理和化学性质上区别于线状DNA。
- 拓扑特性: 由于其闭环特性,环状DNA可以形成超螺旋结构(Supercoiled DNA)。这是DNA双螺旋进一步螺旋化形成的更紧密的盘绕状态,能有效压缩分子长度,对DNA在细胞内的包装、复制和转录调控至关重要。根据螺旋方向,超螺旋可分为正超螺旋(与双螺旋同向)和负超螺旋(与双螺旋反向),后者在自然界中更为常见。
二、 生物学分布与功能
- 原核生物基因组: 绝大多数细菌和古菌的染色体DNA是大型的双链环状DNA分子。这是其遗传物质的主要载体,包含了生物生存和繁殖所需的大部分基因。
- 细胞器基因组: 真核细胞中的线粒体和叶绿体拥有自己独立的环状DNA基因组(通常为双链)。这些基因组编码部分细胞器自身功能所需的蛋白质和RNA,遵循母系遗传规律(线粒体DNA是重要的遗传标记)。
- 质粒: 质粒是存在于细菌等原核生物及部分真核生物(如酵母)细胞中,独立于染色体外的小型双链环状DNA分子。它们通常携带非必需但有益的基因,如抗生素抗性基因、毒素基因或参与特殊代谢途径的基因。质粒是基因工程中最重要的载体工具之一。
- 病毒基因组: 某些病毒(如乳头瘤病毒、多瘤病毒、某些噬菌体)的基因组是环状DNA(双链或单链)。这种结构有助于病毒基因组的有效包装和复制。
- 环状DNA片段: 在真核生物细胞核内,也存在一些较小的环状DNA分子,例如由染色体外扩增产生的环状DNA或某些特定生理病理过程(如衰老、癌症)中产生的染色体外环状DNA(eccDNA)。
三、 功能意义
- 结构稳定性: 环状结构本身提供了物理稳定性,没有游离末端不易被核酸外切酶降解。
- 复制机制: 环状DNA通常采用θ型复制或滚环复制等特殊机制进行复制,这些机制高效且适应其闭环特性。
- 基因表达调控: 超螺旋程度可以影响DNA双链的解链难度,从而调控基因的转录活性。负超螺旋通常有利于转录起始。
- 遗传工具: 质粒作为环状DNA,因其易于操作、复制和携带外源基因的特性,成为分子克隆、基因治疗和生物技术研发的核心载体。
权威参考来源:
- 美国国家生物技术信息中心: 提供了关于DNA结构、拓扑学(包括超螺旋)、原核生物染色体、质粒、线粒体DNA等基础知识的权威定义和详细阐述。
- 《自然》期刊旗下资源: 发表大量关于环状DNA(包括染色体外环状DNA)在基础生物学、进化、疾病(如癌症)中作用的前沿研究综述和论文。
- 国际人类基因组计划资源: 其教育和科普资源清晰地解释了不同生物体基因组结构(包括环状与线状),以及线粒体DNA等的重要性。
- 《分子生物学》经典教材: Alberts, Lodish, Watson等编著的经典教材系统性地阐述了环状DNA的结构、拓扑异构酶的作用、复制方式(如滚环复制)以及在原核生物、细胞器和病毒中的功能。
网络扩展解释
环状DNA是一种特殊的DNA形态,其分子首尾相连形成闭合环状结构,主要具有以下特点:
一、基本定义
环状DNA指空间结构呈环状的DNA分子,分为单链环状和双链环状两种类型。这种结构常见于质粒、细菌染色体、病毒以及真核生物的线粒体和叶绿体中。
二、结构特性
- 闭合环状:DNA链通过共价键首尾连接,形成物理闭环,无游离末端。
- 超螺旋结构:共价闭合的环状DNA(cccDNA)因链内张力形成超螺旋,分为正超螺旋和负超螺旋。负超螺旋对基因的转录和复制至关重要。
- 稳定性强:比线性DNA更紧密,抗外界破坏能力更强。
三、存在形式与功能
类型 |
存在位置 |
功能特点 |
双链环状DNA |
细菌拟核区、质粒、线粒体等 |
储存遗传信息,参与基因重组 |
单链环状DNA |
某些病毒(如噬菌体φX174) |
复制时需转化为双链形式 |
超螺旋cccDNA |
乙肝病毒基因组等 |
维持病毒DNA的稳定性和复制活性 |
四、生物学意义
环状DNA因其结构特点,在基因工程中常被用作载体(如质粒),也解释了原核生物基因组的紧凑性。其重复序列可能携带更多遗传信息。
如需进一步了解环状DNA的超螺旋形成机制或具体应用场景,可参考分子生物学教材或基因工程研究文献。
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