普通生物学/遗传学/DNA，遗传物质
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DNA 代表脱氧核糖核酸。也就是说，一种含有两种糖的核酸。DNA 是细胞的遗传物质，被认为是生命的蓝图。DNA 存在于所有生命王国中。甚至大多数病毒也含有 DNA。DNA 分子在化学上是稳定的（它没有 2-prime 醇基。）
当有人说 DNA 时，他们可能指的是多个层面的遗传物质：他们可能指的是单个脱氧核糖核酸分子、双螺旋的一部分、染色体的一部分或某人的整个遗传组成。
- 反平行
- 双螺旋
- 半保留复制
- 核苷酸序列编码功能性 RNA 或多肽
- 有丝分裂和减数分裂
- 染色体的规律性分布表明它们包含遗传信息
- 布里奇斯/摩尔根，使用果蝇证明基因位于染色体上（1910 年代）
- 哈默林：细胞核包含遗传信息（1930 年代）
- 格里菲斯：细菌转化（1928）
- 艾弗里、麦克莱奥德、麦卡锡：转化物质是 DNA（1944）
- 赫希、蔡斯：DNA 是病毒的遗传物质（1952）
- 罗莎琳德·富兰克林
- 沃森和克里克：DNA 结构（1953）
制备了两批同位素标记的噬菌体 T2 颗粒。一批用 32P 标记 DNA 的磷酸基团，另一批用 35S 标记蛋白质外壳（衣壳）中含硫的氨基酸。（注意 DNA 不含硫，病毒蛋白不含磷。）然后让这两批标记的噬菌体感染不同未标记细菌的悬液。将噬菌体感染的细胞悬液在搅拌机中搅拌，以将病毒衣壳从细菌中剪切下来。然后通过离心分离细菌和空病毒外壳（称为“幽灵”）。发现感染了 32P 标记噬菌体的细胞含有 32P，表明标记的病毒 DNA 已经进入细胞；病毒幽灵不含放射性。发现感染了 35S 标记噬菌体的细胞在搅拌机处理后没有放射性，但病毒幽灵含有 35S。在病毒衣壳被去除一段时间后，这两批细菌中都产生了子代病毒颗粒（未显示），表明它们的复制的遗传信息是由病毒 DNA 而不是病毒蛋白引入的。
- 米歇尔：发现 DNA，1869
DNA 呈双螺旋结构，由核苷酸组成。双螺旋的“骨架”由连接到称为脱氧核糖的五碳糖的磷酸盐组成。“梯级”由有机化合物、嘌呤和嘧啶组成。嘌呤包含腺嘌呤 (A) 和鸟嘌呤 (G)，在其结构中具有两个环。嘧啶包含胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)，在其结构中具有一个环。
- 多核苷酸
- 核苷酸之间的磷酸二酯键
- 5’-pGpTpCpGpTpApApTp-OH 3’
- 查伽夫法则，在 DNA 中：等摩尔量
- A = T
- G = C
- DNA 晶体的 X 射线衍射
- 揭示了反平行双螺旋解释的规律性模式
DNA 模型
- 多核苷酸的双螺旋
- 反平行
- 3’-5’ 磷酸二酯键
- 碱基对通过氢键连接
- AT
- GC
- 螺旋每圈约有 10 个碱基对
- 模型具有预测能力
- DNA 复制方式
- 遗传信息的编码
- 保守模型
- 一条双螺旋包含两条旧链
- 一条双螺旋包含两条新链
- 分散
- 每条链都是旧链和新链的混合物
- 半保留
- 梅塞尔森-斯塔尔实验证实了它比前两个模型更可行
- 在含有 15N（氮的重同位素）的培养基中培养大肠杆菌
- 细菌将 15N 吸收进入它们的 DNA
- 然后使用 14N（较轻的同位素）进行了类似的过程
- 离心后，观察到密度为中间的结合密度，14N 在顶部，从而证实了半保留模型
- 梅塞尔森-斯塔尔实验证实了它比前两个模型更可行
- 半保留
- 添加到 3' –OH 的新核苷酸
- 复制叉
- 复制复合体
- DNA 聚合酶
- 相关酶/蛋白质
- 三磷酸核苷酸底物 (dNTP) 的磷酸键的能量
- 原核生物，大肠杆菌
- 3 种 DNA 聚合酶
- III 是 DNA 复制的主要酶
- ~1000 个核苷酸/秒
- 真核生物
- 6 种 DNA 聚合酶
- 将核苷酸添加到 3' –OH 末端
- 所有都需要引物，即自由的 3' –OH
- 解旋酶“解开”DNA 双螺旋
- 引物酶：合成 RNA 引物
- 单链结合蛋白
- DNA 旋转酶（拓扑异构酶）
- DNA 聚合酶 III
- DNA 聚合酶 I（去除引物，填补空缺）
- 5' → 3' 复制
- 在 3' –OH 处添加核苷酸
- 没有例外
- 由于 5' → 3' 限制，新链的方向相反
- 前导链：连续复制
- 滞后链：不连续复制
- 包含多个冈崎片段
- 由 DNA 连接酶连接
- 所有 DNA 聚合酶都需要引物
从单个起点复制的 DNA 区域。
- 加罗德
- “先天性代谢缺陷”
- 黑尿症：酶缺乏症
- 比德尔和塔特姆
- 一个基因一个酶
- 在脉孢霉中的遗传和生化分析
- 今天：基因是编码功能性 RNA 分子或多肽氨基酸序列的核苷酸序列
本文基于克利夫兰州立大学 Paul Doerder 博士非常慷慨地捐赠的笔记。