DNA是什么意思?
其中包含的指令是构建细胞中其他化合物所需要的,比如蛋白质和RNA。带有蛋白质代码的DNA片段被称为基因。其他DNA序列,有的直接在自身结构中发挥作用,有的则参与调节遗传信息的表达。
DNA是一种长链聚合物,它的组成单元叫做核苷酸,而糖和磷酸通过酯键连接形成它的长链骨架。每个糖单元与四个碱基中的一个相连,这些碱基沿DNA长链排列形成的序列可以形成遗传密码,这是蛋白质氨基酸序列合成的基础。
读取密码的过程叫做转录,就是根据DNA序列复制一个叫做RNA的核酸分子。大部分RNA具有合成蛋白质的信息,也有一些RNA具有自己的特殊功能,如核糖体RNA、小核RNA、小干扰RNA等。
在细胞中,DNA可以组织成染色体结构,整套染色体统称为基因组。染色体在细胞分裂前复制,这个过程叫做DNA复制。对于真核生物,如动物、植物和真菌,染色体储存在细胞核中;对于原核生物,如细菌,它们储存在细胞质中的假核中。
染色体上的染色质蛋白质,如组蛋白,可以组织和压缩DNA,帮助它与其他蛋白质相互作用,从而调节基因转录。
扩展数据:
历史
第一个分离出脱氧核糖核酸的弗里德里希·米歇尔是瑞士医生。1869年,他从废弃绷带中残留的脓液中,发现了一些只有显微镜才能观察到的物质。因为这些物质位于核素中,米歇尔称它们为“核素”。
到1919,费巴斯·莱文进一步确定了组成脱氧核糖核酸的碱基、糖和磷酸核苷酸单位。他认为脱氧核糖核酸可能是由磷酸基团连接的一系列核苷酸。但在他的概念里,DNA的长链是短的,里面的碱基是按照固定的顺序重复排列的。1937年,威廉·阿斯特伯里完成了第一张X射线衍射图,阐明了DNA结构的规律性。
1928年,弗雷德里克·格里菲斯(Frederick Griffith)从格里菲斯的实验中发现,将死光滑型和粗糙型混合,可以将光滑型肺炎球菌转化为同种细菌的粗糙型。这种现象被称为“转化”。
但是造成这种现象的因素,也就是脱氧核糖核酸,直到1943才被奥斯瓦尔德·艾弗里认识到。1953年,阿尔弗雷德·赫希和玛莎·蔡斯证实了脱氧核糖核酸的遗传功能。在Hirsch-Chase实验中,他们发现脱氧核糖核酸是T2噬菌体的遗传物质。
二、技术应用
1,基因工程
重组DNA技术广泛应用于现代生物学和生物化学。所谓重组DNA,是指由其他DNA序列组装而成的人工DNA,能够通过携带所需格式的质粒或病毒载体将DNA转化为生物个体。经过基因改造后,生物体可用于生产重组蛋白,用于医学研究或农业种植。
2、法医鉴定
法医可以利用犯罪现场遗留下来的血液、精液、皮肤、唾液或头发中的DNA来识别可能的肇事者。这个过程被称为遗传指纹或DNA表征。这种分析方法比较了不同人类个体中许多重复DNA片段的长度,包括短串联重复序列和小卫星序列,通常是最可靠的刑事鉴定技术。
但如果犯罪现场被很多人的DNA污染了,那就更复杂了。
3.历史和人类学
因为DNA在一段时间后会积累一些具有遗传能力的突变,其中包含的历史信息可以让遗传学家通过对比DNA序列,了解生物即物种的进化史。这些研究是系统发育的一部分,也是进化生物学的有用工具。
如果物种内的DNA序列进行比较,那么群体遗传学家就可以知道特定群体的历史。这种方法的应用范围可以从生态遗传学到人类学。例如,DNA证据已经被用来寻找以色列失踪的十个部落。
DNA还可以用于调查现代家庭的亲属关系,例如,构建萨利·海明斯和托马斯·杰斐逊的后代之间的家庭关系,研究方法与上述刑事调查颇为相似,因此有时一些刑事调查案件可以得到解决,因为犯罪现场的DNA与罪犯亲属的DNA相匹配。
4.生物信息学
生物信息学影响了DNA序列数据的应用、搜索和数据挖掘,发展了各种存储和搜索DNA序列的技术,可以进一步应用于计算机科学,特别是字符串搜索算法、机器学习和数据库理论[128]。字符串搜索或比较算法是从更大的序列或更多的字母中寻找单个序列或几个字母的出现位置,可以发展为搜索特定的核苷酸序列。
在其他应用中,如文本编辑器,通常可以使用简单的算法来解决问题,但只有少量具有可识别特征的DNA序列导致这些算法运行不佳。序列比对试图识别同源序列并定位使这些序列不同的特定突变位置。多重序列比对技术可用于研究系统发育关系和蛋白质的功能。
全基因组组成的数据包含了大量的DNA序列,如人类基因组计划的研究对象。标记每条染色体上的每个基因以及负责调节的基因的位置将是相当困难的。
基因识别算法可以识别出DNA序列中具有蛋白质或RNA编码特征的区域,使研究人员能够在实验前预测生物体内可能表达的特殊基因产物。