普通生物學/遺傳學/DNA，遺傳物質
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DNA 代表脫氧核糖核酸。也就是說，一種含有兩種糖的核酸。DNA 是細胞的遺傳物質，被認為是生命的藍圖。DNA 存在於所有生命王國中。甚至大多數病毒也含有 DNA。DNA 分子在化學上是穩定的（它沒有 2-prime 醇基。）
當有人說 DNA 時，他們可能指的是多個層面的遺傳物質：他們可能指的是單個脫氧核糖核酸分子、雙螺旋的一部分、染色體的一部分或某人的整個遺傳組成。
- 反平行
- 雙螺旋
- 半保留複製
- 核苷酸序列編碼功能性 RNA 或多肽
- 有絲分裂和減數分裂
- 染色體的規律性分佈表明它們包含遺傳資訊
- 布里奇斯/摩爾根，使用果蠅證明基因位於染色體上（1910 年代）
- 哈默林：細胞核包含遺傳資訊（1930 年代）
- 格里菲斯：細菌轉化（1928）
- 艾弗裡、麥克萊奧德、麥卡錫：轉化物質是 DNA（1944）
- 赫希、蔡斯：DNA 是病毒的遺傳物質（1952）
- 羅莎琳德·富蘭克林
- 沃森和克里克：DNA 結構（1953）
製備了兩批同位素標記的噬菌體 T2 顆粒。一批用 32P 標記 DNA 的磷酸基團，另一批用 35S 標記蛋白質外殼（衣殼）中含硫的氨基酸。（注意 DNA 不含硫，病毒蛋白不含磷。）然後讓這兩批標記的噬菌體感染不同未標記細菌的懸液。將噬菌體感染的細胞懸液在攪拌機中攪拌，以將病毒衣殼從細菌中剪下下來。然後透過離心分離細菌和空病毒外殼（稱為“幽靈”）。發現感染了 32P 標記噬菌體的細胞含有 32P，表明標記的病毒 DNA 已經進入細胞；病毒幽靈不含放射性。發現感染了 35S 標記噬菌體的細胞在攪拌機處理後沒有放射性，但病毒幽靈含有 35S。在病毒衣殼被去除一段時間後，這兩批細菌中都產生了子代病毒顆粒（未顯示），表明它們的複製的遺傳資訊是由病毒 DNA 而不是病毒蛋白引入的。
- 米歇爾：發現 DNA，1869
DNA 呈雙螺旋結構，由核苷酸組成。雙螺旋的“骨架”由連線到稱為脫氧核糖的五碳糖的磷酸鹽組成。“梯級”由有機化合物、嘌呤和嘧啶組成。嘌呤包含腺嘌呤 (A) 和鳥嘌呤 (G)，在其結構中具有兩個環。嘧啶包含胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)，在其結構中具有一個環。
- 多核苷酸
- 核苷酸之間的磷酸二酯鍵
- 5’-pGpTpCpGpTpApApTp-OH 3’
- 查伽夫法則，在 DNA 中：等摩爾量
- A = T
- G = C
- DNA 晶體的 X 射線衍射
- 揭示了反平行雙螺旋解釋的規律性模式
DNA 模型
- 多核苷酸的雙螺旋
- 反平行
- 3’-5’ 磷酸二酯鍵
- 鹼基對透過氫鍵連線
- AT
- GC
- 螺旋每圈約有 10 個鹼基對
- 模型具有預測能力
- DNA 複製方式
- 遺傳資訊的編碼
- 保守模型
- 一條雙螺旋包含兩條舊鏈
- 一條雙螺旋包含兩條新鏈
- 分散
- 每條鏈都是舊鏈和新鏈的混合物
- 半保留
- 梅塞爾森-斯塔爾實驗證實了它比前兩個模型更可行
- 在含有 15N（氮的重同位素）的培養基中培養大腸桿菌
- 細菌將 15N 吸收進入它們的 DNA
- 然後使用 14N（較輕的同位素）進行了類似的過程
- 離心後，觀察到密度為中間的結合密度，14N 在頂部，從而證實了半保留模型
- 梅塞爾森-斯塔爾實驗證實了它比前兩個模型更可行
- 半保留
- 新增到 3' –OH 的新核苷酸
- 複製叉
- 複製複合體
- DNA 聚合酶
- 相關酶/蛋白質
- 三磷酸核苷酸底物 (dNTP) 的磷酸鍵的能量
- 原核生物，大腸桿菌
- 3 種 DNA 聚合酶
- III 是 DNA 複製的主要酶
- ~1000 個核苷酸/秒
- 真核生物
- 6 種 DNA 聚合酶
- 將核苷酸新增到 3' –OH 末端
- 所有都需要引物，即自由的 3' –OH
- 解旋酶“解開”DNA 雙螺旋
- 引物酶：合成 RNA 引物
- 單鏈結合蛋白
- DNA 旋轉酶（拓撲異構酶）
- DNA 聚合酶 III
- DNA 聚合酶 I（去除引物，填補空缺）
- 5' → 3' 複製
- 在 3' –OH 處新增核苷酸
- 沒有例外
- 由於 5' → 3' 限制，新鏈的方向相反
- 前導鏈：連續複製
- 滯後鏈：不連續複製
- 包含多個岡崎片段
- 由 DNA 連線酶連線
- 所有 DNA 聚合酶都需要引物
從單個起點複製的 DNA 區域。
- 加羅德
- “先天性代謝缺陷”
- 黑尿症：酶缺乏症
- 比德爾和塔特姆
- 一個基因一個酶
- 在脈孢黴中的遺傳和生化分析
- 今天：基因是編碼功能性 RNA 分子或多肽氨基酸序列的核苷酸序列
本文基於克利夫蘭州立大學 Paul Doerder 博士非常慷慨地捐贈的筆記。