「脱氧核糖核酸」修訂間的差異檢視原始碼討論檢視歷史
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| − | '''脱氧核糖核酸''' 又称为DNA，是染色体的主要组成部分。基因是DNA双螺旋上面的携带有遗传信息的功能片段。DNA具有双螺旋结构和半保留复制的结构特点。是含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。多数生物的基因由脱氧核糖核酸构成。临床上脱氧核糖核酸检查可用于身份鉴定，如通过DNA分析来进行亲子鉴定。<ref>[https://www.youlai.cn/ask/1345596.html 脱氧核糖核酸是什么],有来医生网，2018-11-28</ref> | + | '''脱氧核糖核酸''' 又称为DNA，是[[ 染色体]] 的主要组成部分。[[ 基因]] 是DNA双螺旋上面的携带有遗传信息的功能片段。DNA具有双螺旋结构和半保留复制的结构特点。是含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。多数生物的基因由脱氧核糖核酸构成。临床上脱氧核糖核酸检查可用于身份鉴定，如通过DNA分析来进行亲子鉴定。<ref>[https://www.youlai.cn/ask/1345596.html 脱氧核糖核酸是什么],有来医生网，2018-11-28</ref> |
=='''基本信息'''== | =='''基本信息'''== | ||
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=='''简介'''== | =='''简介'''== | ||
[[ File:T01b8fdb0c3ae20246a.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=954a7a0f91469d47e8f16ea94be45f78&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=63f0c3aa0b31b87f40325a78acf090c6&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][https://cn.dreamstime.com/%E5%BA%93%E5%AD%98%E5%9B%BE%E7%89%87-%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8%E7%BB%93%E6%9E%84-image25174994 来自时光网]]] | [[ File:T01b8fdb0c3ae20246a.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=954a7a0f91469d47e8f16ea94be45f78&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=63f0c3aa0b31b87f40325a78acf090c6&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][https://cn.dreamstime.com/%E5%BA%93%E5%AD%98%E5%9B%BE%E7%89%87-%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8%E7%BB%93%E6%9E%84-image25174994 来自时光网]]] | ||
| − | 脱氧核糖核酸是核酸的一类，是多数生物的遗传物质，因分子中含有脱氧核糖而得名。脱氧核糖核酸是以核苷酸为单位聚合而成的高分子化合物。 | + | 脱氧核糖核酸是[[ 核酸]] 的一类，是多数生物的遗传物质，因[[ 分子]] 中含有脱氧核糖而得名。脱氧核糖核酸是以[[ 核苷酸]] 为单位聚合而成的高分子化合物。 |
| − | 构成脱氧核糖核酸的核苷酸也有相应的4种，即腺嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸，胸腺嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸。 | + | 构成脱氧核糖核酸的核苷酸也有相应的4种，即[[ 腺嘌呤核苷酸]] 、[[ 鸟嘌呤核苷酸]] ，[[ 胸腺嘧啶核苷酸]] 和[[ 胞嘧啶核苷酸]] 。 |
| − | 1953年美国的华生(Watson)与英国的克里克(Crick)提出脱氧核糖核酸的双螺旋结构模型，推测脱氧核糖核酸的特异性决定于其核苷酸的序列。 | + | 1953年[[ 美国]] 的[[ 华生]](Watson)与[[ 英国]] 的[[ 克里克]](Crick)提出脱氧核糖核酸的双螺旋结构模型，推测脱氧核糖核酸的特异性决定于其核苷酸的序列。 |
1958年克里克又提出中心法则，其内容包括： | 1958年克里克又提出中心法则，其内容包括： | ||
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1、遗传信息包含在脱氧核糖核酸的碱基序列中。遗传信息代代相传是通过增殖过程中脱氧核糖核酸分子的准确复制，因而DNA所含的遗传信息完整地传递到新的DNA中去，从而保证每一脱氧核糖核酸分子的核苷酸顺序的恒定性。 | 1、遗传信息包含在脱氧核糖核酸的碱基序列中。遗传信息代代相传是通过增殖过程中脱氧核糖核酸分子的准确复制，因而DNA所含的遗传信息完整地传递到新的DNA中去，从而保证每一脱氧核糖核酸分子的核苷酸顺序的恒定性。 | ||
| − | 2、脱氧核糖核酸的遗传信息通过转录、翻译决定了蛋白质的氨基酸序列。而生物性状是由蛋白质(或酶)所决定的。 | + | 2、脱氧核糖核酸的遗传信息通过转录、翻译决定了[[ 蛋白质]] 的氨基酸序列。而生物性状是由蛋白质(或酶)所决定的。 |
| − | 3、遗传信息一旦进入蛋白质，便不能再传出。脱氧核糖核酸分子特别大，其分子量约为106-109。脱氧核糖核酸几乎集中在核内的染色体上。<ref>[https://www.chemicalbook.com/NewsInfo_11859.htm 脱氧核糖核酸的生理功能],化学信息网，2019/11/15</ref> | + | 3、遗传信息一旦进入蛋白质，便不能再传出。脱氧核糖核酸分子特别大，其[[ 分子]] 量约为106-109。脱氧核糖核酸几乎集中在核内的[[ 染色体]] 上。<ref>[https://www.chemicalbook.com/NewsInfo_11859.htm 脱氧核糖核酸的生理功能],化学信息网，2019/11/15</ref> |
=='''发现历史'''== | =='''发现历史'''== | ||
[[ File:20130816094551-702109765.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=954a7a0f91469d47e8f16ea94be45f78&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=a46566f0a641e6f4859714febb4af284&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][https://baike.sogou.com/v113943.htm?syn=dna 来自搜狗百科]]] | [[ File:20130816094551-702109765.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=954a7a0f91469d47e8f16ea94be45f78&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=a46566f0a641e6f4859714febb4af284&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][https://baike.sogou.com/v113943.htm?syn=dna 来自搜狗百科]]] | ||
| − | DNA最初是由瑞士生物化学家弗里德里希·米歇尔（Friedrich Miescher）1869年从手术绷带的脓液中分离出来的，由于这种微观物质位于细胞核中，当时被称为核蛋白(nuclein) | + | DNA最初是由[[ 瑞士]] 生物化学家[[ 弗里德里希·米歇尔]] （Friedrich Miescher）1869年从手术绷带的脓液中分离出来的，由于这种微观物质位于[[ 细胞]] 核中，当时被称为核蛋白(nuclein)。 |
| − | 1919年，Phoebus Levene确定了DNA由含氮碱基，糖和磷酸盐组成的核苷酸结成 | + | 1919年，Phoebus Levene确定了DNA由含氮碱基，糖和磷酸盐组成的核苷酸结成。Levene提出DNA由一条通过磷酸盐结合在一起的核苷酸组成。他确信DNA长链较短，且其中的碱基是以固定顺序重复排列。 |
| − | 1937年，William Astbury展示了第一 | + | 1937年，William Astbury展示了第一 个[[X 射线]][[ 衍射]] 研究的结果，表明DNA具有极其规则的结构 。 |
| − | 1928年，美国科学家弗雷德里克·格里菲斯（1877-1941）在实验中发现，平滑型的肺炎球菌，能转变成为粗糙型的同种细菌 | + | 1928年，[[ 美国]] 科学家[[ 弗雷德里克·格里菲斯]] （1877-1941）在实验中发现，平滑型的[[ 肺炎]] 球菌，能转变成为粗糙型的同种[[ 细菌]] 。 该系统在没有提供任何物质引起变化的证据的同时，表明某些物质可以将遗传信息从死亡细菌的遗体传递给生物。 |
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| − | + | 1943 年[[奥斯瓦尔德·埃弗里]]等人的试 验证 明DNA是这一转变现象背后的原因 。 | |
| + | [[ File:0715536adcb58825e1f5c7ce3c6923e9.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=DNA&src=srp&correct=DNA&ancestor=list&cmsid=42f9cd3e33e04257452b9f7a3606a59f&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=120&adstar=0&clw=254#id=30022268accdd7c6cca04ef83050710b&prevsn=0&currsn=120&ps=151&pc=59 原圖鏈接][https://www.xianjichina.com/news/details_68206.html 来自贤集网]]] | ||
| + | 1944年，Erwin Schrödinger鉴于[[量子物理学]]少数原子 的 系统具有无序行为理论 ， 断言 遗传物质 必须 由 大 的 非重复分子构 成 ，方足以维持遗传信息 的 稳定 。 | ||
| − | 1953年， | + | 1953年 由Alfred Hershey和Martha Chase通过另一个经典实验得到证实DNA在遗传中的作用最终在 ， 该实验表明噬菌体T2 的 遗传物质实际上是DNA，而[[蛋白质]]则是由 DNA 的 指令合成 的 。 |
| − | + | 1953 年，[[美国]]的[[沃森]]和[[英国]] 的[[ 克里克]]提出了DNA双螺旋结构 的[[分 子]]模型 。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/9cf03e8fed7682203?cota=4&tj_url=so_rec&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1 DNA的发现与发展],快资讯网，2019-02-28</ref> | |
| − | 1961年，哈尔·葛宾·科拉纳、罗伯特·W·霍利及马歇尔·沃伦·尼伦伯格解出这些密码子所构成的遗传密码。 | + | 1958年，[[马修·梅瑟生]]与[[富兰克林·史达]]在梅瑟生-史达实验中，确认了DNA的复制机制 。后来克里克团队的研究显示，遗传密码是由三个碱基以不重复的方式所组成，称为密码子。 |
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| + | 1961年，[[ 哈尔·葛宾·科拉纳]] 、[[ 罗伯特·W·霍利]] 及[[ 马歇尔·沃伦·尼伦伯格]] 解出这些密码子所构成的遗传密码。 | ||
=='''基本结构'''== | =='''基本结构'''== | ||
[[ File:A12030.0041.1.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=954a7a0f91469d47e8f16ea94be45f78&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=8d8c0476119361261890d4a3ed128751&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][http://m.showanywish.com/%E6%A0%B8%E8%8B%B7%E9%85%B8%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%BC%8F/ 来自微明网]]] | [[ File:A12030.0041.1.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=954a7a0f91469d47e8f16ea94be45f78&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=8d8c0476119361261890d4a3ed128751&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][http://m.showanywish.com/%E6%A0%B8%E8%8B%B7%E9%85%B8%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%BC%8F/ 来自微明网]]] | ||
脱氧核糖核酸的基本结构单元是脱氧核苷酸，它是由磷酸、D-2-脱氧核糖和碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶)组成。 | 脱氧核糖核酸的基本结构单元是脱氧核苷酸，它是由磷酸、D-2-脱氧核糖和碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶)组成。 | ||
| − | DNA的一级结构是由核苷酸通过3′，5′-磷酸二酯键连接而成的没有支链的直线形或环形结构。 | + | DNA的一级结构是由[[ 核苷酸]] 通过3′，5′-磷酸二酯键连接而成的没有支链的直线形或环形结构。 |
二级结构是由2条多脱氧核糖核酸链组成的双螺旋状结构，其中磷酸和糖链在螺旋外侧，碱基在螺旋内侧，以氢键相结合在一起呈互补结构。 | 二级结构是由2条多脱氧核糖核酸链组成的双螺旋状结构，其中磷酸和糖链在螺旋外侧，碱基在螺旋内侧，以氢键相结合在一起呈互补结构。 | ||
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在二级结构的基础上，可进一步扭曲形成超螺旋的三级结构。 | 在二级结构的基础上，可进一步扭曲形成超螺旋的三级结构。 | ||
| − | DNA分子中平行堆积的碱基、聚合的阴离子磷酸骨架和两条核苷酸链螺旋形成的大沟和小沟构成了有机小分子与DNA相互结合的位点，作用的方式主要有共价结合、剪切作用、长距组装及非共价结合等4种类型，另外还有氢键、范德华力疏水作用等弱相互作用。绝大多数的有机小分子与DNA的作用形式为非共价结合，它又包括静电作用、嵌入结合和沟面结合，而且通常不是一种力的单独作用，而是多种作用力的协同作用。<ref>[https://www.chemicalbook.com/NewsInfo_11859.htm 脱氧核糖核酸的生理功能],化学信息网，2019/11/15</ref> | + | DNA分子中平行堆积的碱基、聚合的阴离子磷酸骨架和两条核苷酸链螺旋形成的大沟和小沟构成了有机小分子与DNA相互结合的位点，作用的方式主要有共价结合、剪切作用、长距组装及非共价结合等4种类型，另外还有氢键、范德华力疏水作用等弱相互作用。绝大多数的有机小[[ 分子]] 与DNA的作用形式为非共价结合，它又包括静电作用、嵌入结合和沟面结合，而且通常不是一种力的单独作用，而是多种作用力的协同作用。<ref>[https://www.chemicalbook.com/NewsInfo_11859.htm 脱氧核糖核酸的生理功能],化学信息网，2019/11/15</ref> |
=='''理化性质'''== | =='''理化性质'''== | ||
[[ File:328423-13121P301008.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=DNA&src=tab_www&correct=DNA&ancestor=list&cmsid=bd8ec1d5a9f00d40001273a317389219&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=120&adstar=0&clw=254#id=881b051c98ba772c497c8635a5a8c55c&currsn=0&ps=92&pc=92 原圖鏈接][http://www.juimg.com/tupian/201312/yiliaohuli_446143.html 来自聚图网]]] | [[ File:328423-13121P301008.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=DNA&src=tab_www&correct=DNA&ancestor=list&cmsid=bd8ec1d5a9f00d40001273a317389219&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=120&adstar=0&clw=254#id=881b051c98ba772c497c8635a5a8c55c&currsn=0&ps=92&pc=92 原圖鏈接][http://www.juimg.com/tupian/201312/yiliaohuli_446143.html 来自聚图网]]] | ||
| − | DNA是高分子聚合物，其溶液为高分子溶液，具有很高的粘度，可被甲基绿染成绿色。DNA对紫外线（260nm）有吸收作用，利用这一特性，可以对DNA进行含量测定。当核酸变性时，吸光度升高，称为增色效应；当变性核酸重新复性时，吸光度又会恢复到原来的水平。较高温度、有机溶剂、酸碱试剂、尿素、酰胺等都可以引起DNA分子变性，即DNA双链碱基间的氢键断裂，双螺旋结构解开—也称为DNA的解螺旋。 | + | DNA是[[ 高分子]] 聚合物，其溶液为高分子溶液，具有很高的粘度，可被甲基绿染成绿色。DNA对[[ 紫外线]] （260nm）有吸收作用，利用这一特性，可以对DNA进行含量测定。当核酸变性时，吸光度升高，称为增色效应；当变性核酸重新复性时，吸光度又会恢复到原来的水平。较高[[ 温度]] 、有机溶剂、酸碱试剂、[[ 尿素]] 、酰胺等都可以引起DNA分子变性，即DNA双链碱基间的氢键断裂，双螺旋结构解开—也称为DNA的解螺旋。 |
=='''主要类别'''== | =='''主要类别'''== | ||
===单链DNA=== | ===单链DNA=== | ||
| − | 单链DNA（single－stranded DNA）大部分DNA以双螺旋结构存在，但一经热或碱处理就会变为单链状态。单链DNA就是指以这种状态存在的DNA。单链DNA在分子流体力学性质、吸收光谱、碱基反应性质等方面都和双链DNA不同。某些噬菌体粒子内含有单链环状的DNA，这样的噬菌体DNA在细胞内增殖时则形成双链DNA。 | + | 单链DNA（single－stranded DNA）大部分DNA以双螺旋结构存在，但一经热或碱处理就会变为单链状态。单链DNA就是指以这种状态存在的DNA。单链DNA在[[ 分子]] 流体力学性质、吸收光谱、碱基反应性质等方面都和双链DNA不同。某些噬菌体粒子内含有单链环状的DNA，这样的噬菌体DNA在[[ 细胞]] 内增殖时则形成双链DNA。 |
===闭环DNA=== | ===闭环DNA=== | ||
| − | 闭环DNA（closed circular DNA）没有断口的双链环状DNA，亦称为超螺旋DNA。由于具有螺旋结构的双链各自闭合，结果使整个DNA分子进一步旋曲而形成三级结构。另外如果一条或二条链的不同部位上产生一个断口，就会成为无旋曲的开环DNA分子。从细胞中提取出来的质粒或病毒DNA都含有闭环和开环这二种分子。可根据两者与色素结合能力的不同，而将两者分离开来。 | + | 闭环DNA（closed circular DNA）没有断口的双链环状DNA，亦称为超螺旋DNA。由于具有螺旋结构的双链各自闭合，结果使整个DNA分子进一步旋曲而形成三级结构。另外如果一条或二条链的不同部位上产生一个断口，就会成为无旋曲的开环DNA分子。从[[ 细胞]] 中提取出来的质粒或病毒DNA都含有闭环和开环这二种[[ 分子]] 。可根据两者与色素结合能力的不同，而将两者分离开来。 |
===垃圾DNA=== | ===垃圾DNA=== | ||
| − | 垃圾DNA（Junk DNA）是指生物体内不翻译成蛋白质的DNA，过去多认为它们无用，所以称为垃圾DNA | + | 垃圾DNA（Junk DNA）是指生物体内不翻译成[[ 蛋白质]] 的DNA，过去多认为它们无用，所以称为垃圾DNA 。后来，科学家发现垃圾DNA中包含有重要的调节机制，从而能够控制基础的生物化学反应和发育进程，这将帮助生物进化出更为复杂的机体。生物越复杂，垃圾DNA似乎就越重要。 |
=='''生物功能'''== | =='''生物功能'''== | ||
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===基因组结构=== | ===基因组结构=== | ||
| − | 真核生物基因组DNA位于细胞核内，线粒体和叶绿体内也有DNA。原核生物DNA被包裹在细胞质中不含细胞膜的不规则细胞器类核中 | + | 真核生物[[ 基因]] 组DNA位于[[ 细胞核]] 内，[[ 线粒体]] 和[[ 叶绿体]] 内也有DNA。原核生物DNA被包裹在细胞质中不含细胞膜的不规则细胞器类核中 。 遗传信息包含在基因中，基因是能够影响生物体表型的遗传单位。每个基因含有开放阅读框（能够转录成RNA的区域）和由启动子和增强子组成的调节区。 在许多物种中，只有一小部分基因组序列可以被转录和翻译。例如，人类基因组中只有1.5%序列含有编码[[ 蛋白质]] 的外显子，超过50%的人类基因组由重复的非编码DNA序列组成 。在任何情况下，不编码蛋白质的DNA序列也可以转录成非编码RNA，参与基因表达的调控。 一些非编码序列是对[[ 染色体]] 的结构组成部分。端粒和着丝粒区域通常含有非常少的基因，但对于染色体的功能和稳定性是必需的。 |
===转录和翻译=== | ===转录和翻译=== | ||
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===遗传密码=== | ===遗传密码=== | ||
| − | [[ File: | + | [[ File:Bki-20140221044056-403251078.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&src=tab_www&correct=%E8%84%B1%E6%B0%A7%E6%A0%B8%E7%B3%96%E6%A0%B8%E9%85%B8&ancestor=list&cmsid=942d7d85ba2f3030f8de1ffe87093e6e&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=254#id=b8bbeb998da850a195e7889db87ab9fa&currsn=0&ps=83&pc=83 原圖鏈接][https://baike.sogou.com/v113943.htm;jsessionid=4F3B0CDFA4B0CF4C7FF930EA8336D878.n2 来自 搜狗]]] |
| − | 遗传密码是一组规则，将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列，以用于蛋白质合成。密码子由mRNA上的三个核苷酸（例如ACU，CAG，UUU）的序列组成，每三个核苷酸与特定氨基酸相关。例如，三个重复的胸腺嘧啶（UUU）编码苯丙氨酸。使用三个字母，可以拥有多达64种不同的组合。由于有64种可能的三联体和仅20种氨基酸，因此认为遗传密码是多余的（或简并的）：一些氨基酸确实可以由几种不同的三联体编码。但每个三联体将对应于单个氨基酸。最后，有三个三联体不编码任何氨基酸，它们代表停止（或无意义）密码子，分别是UAA，UGA和UAG 。 | + | 遗传密码是一组规则，将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列，以用于蛋白质合成。密码子由mRNA上的三个核苷酸（例如ACU，CAG，UUU）的序列组成，每三个核苷酸与特定氨基酸相关。例如，三个重复的胸腺嘧啶（UUU）编码[[ 苯丙氨酸]] 。使用三个字母，可以拥有多达64种不同的组合。由于有64种可能的三联体和仅20种[[ 氨基酸]] ，因此认为遗传密码是多余的（或简并的）：一些氨基酸确实可以由几种不同的三联体编码。但每个三联体将对应于单个氨基酸。最后，有三个三联体不编码任何氨基酸，它们代表停止（或无意义）密码子，分别是UAA，UGA和UAG 。 |
===DNA复制=== | ===DNA复制=== | ||
| − | DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程，复制的结果是一条双链变成两条一样的双链（如果复制过程正常的话），每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段： | + | DNA复制是指DNA双链在[[ 细胞]] 分裂以前进行的复制过程，复制的结果是一条双链变成两条一样的双链（如果复制过程正常的话），每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段： |
起始阶段：解旋酶在局部展开双螺旋结构的DNA分子为单链，引物酶辨认起始位点，以解开的一段DNA为模板，按照5'到3'方向合成RNA短链。形成RNA引物。 | 起始阶段：解旋酶在局部展开双螺旋结构的DNA分子为单链，引物酶辨认起始位点，以解开的一段DNA为模板，按照5'到3'方向合成RNA短链。形成RNA引物。 | ||
| 行 113： | 行 115： | ||
RNA引物的水解：当DNA合成一定长度后，DNA聚合酶水解RNA引物，补填缺口。 | RNA引物的水解：当DNA合成一定长度后，DNA聚合酶水解RNA引物，补填缺口。 | ||
| − | DNA连接酶将DNA片段连接起来，形成完整的DNA分子。 | + | DNA连接酶将DNA片段连接起来，形成完整的DNA[[ 分子]] 。 |
最后DNA新合成的片段在旋转酶的帮助下重新形成螺旋状 | 最后DNA新合成的片段在旋转酶的帮助下重新形成螺旋状 | ||
=='''应用领域'''== | =='''应用领域'''== | ||
| − | [[ File: | + | [[ File:14824800263347.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=DNA&src=srp&correct=DNA&ancestor=list&cmsid=42f9cd3e33e04257452b9f7a3606a59f&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=120&adstar=0&clw=254#id=1aea3cc544fe9411e08f31c6dddec64d&currsn=0&ps=92&pc=92 原圖鏈接][http://news.medlive.cn/lab/info-progress/show-122446_246.html 来自 医脉通]]] |
===法医鉴定=== | ===法医鉴定=== | ||
| − | 通常从血液、皮肤、唾液、头发和其它组织和体液中分离DNA，以识别罪犯或犯罪行为。常用的遗传指纹识别。该技术比较重复DNA的可变区段的长度，例如短串联重复序列和小卫星，它们在个体之间有不同。因此，检查中的两个DNA样品之间的比较不是基于对整个DNA序列的分析，而是仅基于这些重复序列部分。事实上，两个没有血缘关系的个体间99.9%的DNA序列是相同的。这种方法通常非常可靠，但犯罪现场被其他人的DNA污染时，对罪犯的识别会很复杂 | + | 通常从[[ 血液]] 、皮肤、唾液、头发和其它组织和体液中分离DNA，以识别罪犯或犯罪行为。常用的遗传指纹识别。该技术比较重复DNA的可变区段的长度，例如短串联重复序列和小[[ 卫星]] ，它们在个体之间有不同。因此，检查中的两个DNA样品之间的比较不是基于对整个DNA序列的分析，而是仅基于这些重复序列部分。事实上，两个没有血缘关系的个体间99.9%的DNA序列是相同的。这种方法通常非常可靠，但犯罪现场被其他人的DNA污染时，对罪犯的识别会很复杂 。 这种方法由英国[[ 遗传学]] 家Sir Alec Jeffreys于1984年开发。遗传指纹识别也可用于识别群体性事件的受害者。 未经同意采集DNA的行为称为[[ 基因]] 盗窃。 |
===基因工程=== | ===基因工程=== | ||
| − | 现代生物学和生物化学大量使用DNA。术语重组DNA是指人工构建和组装的DNA片段。它们可以以质粒的形式或通过其它类型的载体整合插入到生物体中。由此产生的生物被称为转基因生物。可用于生产重组蛋白，用于生物医学研究 | + | 现代[[ 生物学]] 和生物化学大量使用DNA。术语重组DNA是指人工构建和组装的DNA片段。它们可以以质粒的形式或通过其它类型的载体整合插入到生物体中。由此产生的生物被称为转[[ 基因]] 生物。可用于生产重组蛋白，用于生物医学研究或农业栽培 。 |
於 2020年1月15日 (三) 14:51 的修訂
| 趙弈欽 | |
|---|---|
脫氧核糖核酸 又稱為DNA，是染色體的主要組成部分。基因是DNA雙螺旋上面的攜帶有遺傳信息的功能片段。DNA具有雙螺旋結構和半保留複製的結構特點。是含特定遺傳信息的核苷酸序列，是遺傳物質的最小功能單位。多數生物的基因由脫氧核糖核酸構成。臨床上脫氧核糖核酸檢查可用於身份鑑定，如通過DNA分析來進行親子鑑定。[1]
目錄
基本信息
中文名:脫氧核糖核酸
外文名 :deoxyribonucleic acid
簡 稱 :DNA
別 稱 :去氧核糖核酸
分子結構 :雙螺旋結構
與基因的關係 :基因是有效遺傳的DNA片段
複製方式:半保留複製
作 用: 引導生物發育與生命機能運作
簡介
脫氧核糖核酸是核酸的一類，是多數生物的遺傳物質，因分子中含有脫氧核糖而得名。脫氧核糖核酸是以核苷酸為單位聚合而成的高分子化合物。
構成脫氧核糖核酸的核苷酸也有相應的4種，即腺嘌呤核苷酸、鳥嘌呤核苷酸，胸腺嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸。
1953年美國的華生(Watson)與英國的克里克(Crick)提出脫氧核糖核酸的雙螺旋結構模型，推測脫氧核糖核酸的特異性決定於其核苷酸的序列。
1958年克里克又提出中心法則，其內容包括：
1、遺傳信息包含在脫氧核糖核酸的鹼基序列中。遺傳信息代代相傳是通過增殖過程中脫氧核糖核酸分子的準確複製，因而DNA所含的遺傳信息完整地傳遞到新的DNA中去，從而保證每一脫氧核糖核酸分子的核苷酸順序的恆定性。
2、脫氧核糖核酸的遺傳信息通過轉錄、翻譯決定了蛋白質的氨基酸序列。而生物性狀是由蛋白質(或酶)所決定的。
3、遺傳信息一旦進入蛋白質，便不能再傳出。脫氧核糖核酸分子特別大，其分子量約為106-109。脫氧核糖核酸幾乎集中在核內的染色體上。[2]
發現歷史
DNA最初是由瑞士生物化學家弗里德里希·米歇爾（Friedrich Miescher）1869年從手術繃帶的膿液中分離出來的，由於這種微觀物質位於細胞核中，當時被稱為核蛋白(nuclein)。
1919年，Phoebus Levene確定了DNA由含氮鹼基，糖和磷酸鹽組成的核苷酸結成。Levene提出DNA由一條通過磷酸鹽結合在一起的核苷酸組成。他確信DNA長鏈較短，且其中的鹼基是以固定順序重複排列。
1937年，William Astbury展示了第一個X射線衍射研究的結果，表明DNA具有極其規則的結構 。
1928年，美國科學家弗雷德里克·格里菲斯（1877-1941）在實驗中發現，平滑型的肺炎球菌，能轉變成為粗糙型的同種細菌。 該系統在沒有提供任何物質引起變化的證據的同時，表明某些物質可以將遺傳信息從死亡細菌的遺體傳遞給生物。
1943年奧斯瓦爾德·埃弗里等人的試驗證明DNA是這一轉變現象背後的原因 。
1944年，Erwin Schrödinger鑑於量子物理學少數原子的系統具有無序行為理論，斷言遺傳物質必須由大的非重複分子構成，方足以維持遺傳信息的穩定 。
1953年由Alfred Hershey和Martha Chase通過另一個經典實驗得到證實DNA在遺傳中的作用最終在，該實驗表明噬菌體T2的遺傳物質實際上是DNA，而蛋白質則是由 DNA的指令合成的 。
1953年，美國的沃森和英國的克里克提出了DNA雙螺旋結構的分子模型 。[3]
1958年，馬修·梅瑟生與富蘭克林·史達在梅瑟生-史達實驗中，確認了DNA的複製機制 。後來克里克團隊的研究顯示，遺傳密碼是由三個鹼基以不重複的方式所組成，稱為密碼子。
1961年，哈爾·葛賓·科拉納、羅伯特·W·霍利及馬歇爾·沃倫·尼倫伯格解出這些密碼子所構成的遺傳密碼。
基本結構
脫氧核糖核酸的基本結構單元是脫氧核苷酸，它是由磷酸、D-2-脫氧核糖和鹼基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶)組成。
DNA的一級結構是由核苷酸通過3′，5′-磷酸二酯鍵連接而成的沒有支鏈的直線形或環形結構。
二級結構是由2條多脫氧核糖核酸鏈組成的雙螺旋狀結構，其中磷酸和糖鏈在螺旋外側，鹼基在螺旋內側，以氫鍵相結合在一起呈互補結構。
在二級結構的基礎上，可進一步扭曲形成超螺旋的三級結構。
DNA分子中平行堆積的鹼基、聚合的陰離子磷酸骨架和兩條核苷酸鏈螺旋形成的大溝和小溝構成了有機小分子與DNA相互結合的位點，作用的方式主要有共價結合、剪切作用、長距組裝及非共價結合等4種類型，另外還有氫鍵、范德華力疏水作用等弱相互作用。絕大多數的有機小分子與DNA的作用形式為非共價結合，它又包括靜電作用、嵌入結合和溝面結合，而且通常不是一種力的單獨作用，而是多種作用力的協同作用。[4]
理化性質
DNA是高分子聚合物，其溶液為高分子溶液，具有很高的粘度，可被甲基綠染成綠色。DNA對紫外線（260nm）有吸收作用，利用這一特性，可以對DNA進行含量測定。當核酸變性時，吸光度升高，稱為增色效應；當變性核酸重新復性時，吸光度又會恢復到原來的水平。較高溫度、有機溶劑、酸鹼試劑、尿素、酰胺等都可以引起DNA分子變性，即DNA雙鏈鹼基間的氫鍵斷裂，雙螺旋結構解開—也稱為DNA的解螺旋。
主要類別
單鏈DNA
單鏈DNA（single－stranded DNA）大部分DNA以雙螺旋結構存在，但一經熱或鹼處理就會變為單鏈狀態。單鏈DNA就是指以這種狀態存在的DNA。單鏈DNA在分子流體力學性質、吸收光譜、鹼基反應性質等方面都和雙鏈DNA不同。某些噬菌體粒子內含有單鏈環狀的DNA，這樣的噬菌體DNA在細胞內增殖時則形成雙鏈DNA。
閉環DNA
閉環DNA（closed circular DNA）沒有斷口的雙鏈環狀DNA，亦稱為超螺旋DNA。由於具有螺旋結構的雙鏈各自閉合，結果使整個DNA分子進一步旋曲而形成三級結構。另外如果一條或二條鏈的不同部位上產生一個斷口，就會成為無旋曲的開環DNA分子。從細胞中提取出來的質粒或病毒DNA都含有閉環和開環這二種分子。可根據兩者與色素結合能力的不同，而將兩者分離開來。
垃圾DNA
垃圾DNA（Junk DNA）是指生物體內不翻譯成蛋白質的DNA，過去多認為它們無用，所以稱為垃圾DNA 。後來，科學家發現垃圾DNA中包含有重要的調節機制，從而能夠控制基礎的生物化學反應和發育進程，這將幫助生物進化出更為複雜的機體。生物越複雜，垃圾DNA似乎就越重要。
生物功能
在基因組中，遺傳信息存儲在稱為基因的DNA序列中，這個遺傳信息的傳遞由互補的含氮鹼基序列的存在得到保證。事實上，在轉錄過程中，遺傳信息可以很容易地被轉錄到互補的RNA鏈中（mRNA）。mRNA通過翻譯合成蛋白質。或者，細胞可以通過稱為DNA複製的過程簡單地複製遺傳信息。
基因組結構
真核生物基因組DNA位於細胞核內，線粒體和葉綠體內也有DNA。原核生物DNA被包裹在細胞質中不含細胞膜的不規則細胞器類核中 。 遺傳信息包含在基因中，基因是能夠影響生物體表型的遺傳單位。每個基因含有開放閱讀框（能夠轉錄成RNA的區域）和由啟動子和增強子組成的調節區。 在許多物種中，只有一小部分基因組序列可以被轉錄和翻譯。例如，人類基因組中只有1.5%序列含有編碼蛋白質的外顯子，超過50%的人類基因組由重複的非編碼DNA序列組成 。在任何情況下，不編碼蛋白質的DNA序列也可以轉錄成非編碼RNA，參與基因表達的調控。 一些非編碼序列是對染色體的結構組成部分。端粒和着絲粒區域通常含有非常少的基因，但對於染色體的功能和穩定性是必需的。
轉錄和翻譯
基因是含有能夠影響生物體表型特徵的遺傳信息的DNA序列。基因內的DNA鹼基序列作為模板可以合成RNA分子，在大多數情況下，RNA分子被翻譯成多肽，最終稱為蛋白質。 將基因的核苷酸序列複製到RNA鏈中的過程稱為轉錄，由RNA聚合酶催化發生。 RNA鏈有不同的命運：一些RNA分子實際上具有結構（例如在核糖體內發現的那些rRNA）或催化（如核酶）功能；絕大多數RNA經歷成熟過程產生mRNA，被翻譯成蛋白質。 翻譯過程發生在細胞質中，其中mRNA與核糖體結合，並由遺傳密碼介導。核糖體允許順序讀取mRNA密碼子，有利於它們識別和與特定tRNA相互作用，這些tRNA攜帶對應於每個單個密碼子的氨基酸分子。
遺傳密碼
遺傳密碼是一組規則，將DNA或RNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉譯為蛋白質的氨基酸序列，以用於蛋白質合成。密碼子由mRNA上的三個核苷酸（例如ACU，CAG，UUU）的序列組成，每三個核苷酸與特定氨基酸相關。例如，三個重複的胸腺嘧啶（UUU）編碼苯丙氨酸。使用三個字母，可以擁有多達64種不同的組合。由於有64種可能的三聯體和僅20種氨基酸，因此認為遺傳密碼是多餘的（或簡併的）：一些氨基酸確實可以由幾種不同的三聯體編碼。但每個三聯體將對應於單個氨基酸。最後，有三個三聯體不編碼任何氨基酸，它們代表停止（或無意義）密碼子，分別是UAA，UGA和UAG 。
DNA複製
DNA複製是指DNA雙鏈在細胞分裂以前進行的複製過程，複製的結果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈（如果複製過程正常的話），每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。這個過程是通過名為半保留複製的機制來得以順利完成的。複製可以分為以下幾個階段：
起始階段：解旋酶在局部展開雙螺旋結構的DNA分子為單鏈，引物酶辨認起始位點，以解開的一段DNA為模板，按照5'到3'方向合成RNA短鏈。形成RNA引物。
DNA片段的生成：在引物提供了3'-OH末端的基礎上，DNA聚合酶催化DNA的兩條鏈同時進行複製過程，由於複製過程只能由5'->3'方向合成，因此一條鏈能夠連續合成，另一條鏈分段合成，其中每一段短鏈成為岡崎片段（Okazaki fragments）。
RNA引物的水解：當DNA合成一定長度後，DNA聚合酶水解RNA引物，補填缺口。
DNA連接酶將DNA片段連接起來，形成完整的DNA分子。
最後DNA新合成的片段在旋轉酶的幫助下重新形成螺旋狀
應用領域
法醫鑑定
通常從血液、皮膚、唾液、頭髮和其它組織和體液中分離DNA，以識別罪犯或犯罪行為。常用的遺傳指紋識別。該技術比較重複DNA的可變區段的長度，例如短串聯重複序列和小衛星，它們在個體之間有不同。因此，檢查中的兩個DNA樣品之間的比較不是基於對整個DNA序列的分析，而是僅基於這些重複序列部分。事實上，兩個沒有血緣關係的個體間99.9%的DNA序列是相同的。這種方法通常非常可靠，但犯罪現場被其他人的DNA污染時，對罪犯的識別會很複雜 。 這種方法由英國遺傳學家Sir Alec Jeffreys於1984年開發。遺傳指紋識別也可用於識別群體性事件的受害者。 未經同意採集DNA的行為稱為基因盜竊。
基因工程
現代生物學和生物化學大量使用DNA。術語重組DNA是指人工構建和組裝的DNA片段。它們可以以質粒的形式或通過其它類型的載體整合插入到生物體中。由此產生的生物被稱為轉基因生物。可用於生產重組蛋白，用於生物醫學研究或農業栽培。
- ↑ 脫氧核糖核酸是什麼,有來醫生網，2018-11-28
- ↑ 脫氧核糖核酸的生理功能,化學信息網，2019/11/15
- ↑ DNA的發現與發展,快資訊網，2019-02-28
- ↑ 脫氧核糖核酸的生理功能,化學信息網，2019/11/15