Блок 5: ДНК
- Page ID
- 5739
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
- 5.1: Трансформація бактерій
- Бактерії не мають статевого розмноження в тому сенсі, що це роблять еукаріоти. У них немає чергування диплоїдних і гаплоїдних поколінь, ніяких гамет і мейозу. Однак суть сексу полягає в генетичній рекомбінації, і бактерії мають три механізми для цього: перетворення, кон'югація та трансдукція.
- 5.2: Експерименти Херші - Чейз
- Герші і Чейз виявили, що коли бактеріофаги, що містять 32P (радіоактивні), дозволили заражати нерадіоактивні бактерії, всі заражені клітини стали радіоактивними і, по суті, значна частина радіоактивності передавалася наступному поколінню бактеріофагів. Однак, коли бактерії були заражені бактеріофагами, маркованими 35S, а потім вірусні оболонки видалені (кружлячи їх в електричному блендері), в інфікованих клітині практично не вдалося виявити радіоактивність.
- 5.3: Подвійна спіраль ДНК
- Ця структура ДНК була розроблена Френсісом Криком і Джеймсом Д. Уотсоном в 1953 році. Він виявив, як ДНК - молекула, яку показав Ейвері, була фізичною речовиною генів. Його можна було повторити і так передавати з покоління в покоління. За цей епохальний твір вони розділили Нобелівську премію в 1962 році.
- 5.4: Спарювання основи в ДНК та РНК
- Правила парування основи говорять нам, що якщо ми зможемо «прочитати» послідовність нуклеотидів на одній нитці ДНК, ми можемо негайно вивести комплементарну послідовність на іншій нитку. Правила парування основи пояснюють явище, що незалежно від кількості аденіну (А) в ДНК організму, кількість тиміну (Т) однакова (називається правилом Чаргаффа). Аналогічно, незалежно від кількості гуаніну (G), кількість цитозину (С) однакове.
- 5.5: Реплікація ДНК
- Перш ніж клітина зможе розділитися, вона повинна продублювати всю свою ДНК. У еукаріотів це відбувається під час S фази клітинного циклу. Коли реплікація завершена, було вироблено дві молекули ДНК - ідентичні один одному та ідентичні оригіналу. Кожна нитка вихідної молекули залишилася недоторканою, оскільки служила шаблоном для синтезу комплементарної нитки. Цей спосіб реплікації описується як напівконсервативний: половина кожної нової молекули ДНК - стара; половина нова.
- 5.6: Експеримент Месельсона - Шталя
- Хоча Уотсон і Крик припустили, що саме таким чином ДНК виявиться реплікованою, доказ моделі прийшов з експериментів М.С. Месельсона та Ф. Шталя. Вони вирощували кишкову паличку - це середовище, що використовує іони амонію як джерело азоту для синтезу ДНК (а також білка). 14N є загальним ізотопом азоту, але вони також можуть використовувати іони амонію, які були збагачені для рідкісного важкого ізотопу азоту, 15N.
- 5.7: Рестрикційні ферменти
- Рестрикційні ферменти - це ДНК-ріжучі ферменти, що містяться в бактеріях (і заготовлені з них для використання). Оскільки вони розрізаються всередині молекули, їх часто називають рестрикційними ендонуклеазами.
- 5.8: Секвенування ДНК методом дідеокси
- Найпопулярніший хімічний метод секвенування послідовності нуклеотидів у зразку ДНК - це метод дідеокси, який отримав свою назву від критичної ролі, яку відіграють синтетичні нуклеотиди, яким не вистачає -OH на атомі вуглецю 3 ′. Дидезоксинуклеотид (дидезокситимідинтрифосфат) може бути доданий до зростаючої ланцюга ДНК, але зупиняє подовження ланцюга, оскільки немає 3 ′ -OH для наступного нуклеотиду, який потрібно прикріпити до. З цієї причини метод дідеоксі також називають методом припинення ланцюга.
- 5.9: Розміри геному
- Геном організму - це повний набір генів, що визначають, як буде розвиватися його фенотип (при певному наборі умов навколишнього середовища). У цьому сенсі диплоїдні організми (як і ми) містять два геноми, один успадкований від нашої матері, інший від нашого батька.
- 5.11: Геноми людини та шимпанзе
- Тепер, коли геноми як людини, так і шимпанзе визначені, можна зробити більш прямі порівняння між двома видами. Їх геноми 98,8% однакові (між будь-якими двома людьми - вибраними випадково - показник ближче до 99,5%).
- 5.12: Піросеквенування
- Всі секвеновані геноми, перераховані в розмірах геному, були визначені за допомогою методу дідеокси, винайденого Фредеріком Сангером і описаного в іншому місці. Однак зараз витрачаються великі зусилля, щоб знайти способи послідовності ДНК швидше (і дешевше). Розробляється кілька нових методів, і багато вже комерційно доступні. Його метод називається піросеквенування або секвенування шляхом синтезу.
- 5.13: Ремонт ДНК
- ДНК в живій клітині піддається багатьом хімічним змінам (факт, який часто забувається в збудженні можливості робити секвенування ДНК на висушених та/або заморожених зразках). Якщо генетична інформація, закодована в ДНК, залишиться непошкодженою, будь-які хімічні зміни повинні бути виправлені. Відмова від відновлення ДНК призводить до мутації.
- 5.14: Хромосоми арлекіна
- Неймовірно, хоча це може здатися, кожна окрема людська хромосома, яку ви спостерігаєте під 440-кратним збільшенням вашого лабораторного мікроскопа, містить одну молекулу ДНК. Для деяких хромосом ця молекула - якщо витягнута - простягнулася б на 5 см (2 дюйми). Кожна хромосома містить лише одну молекулу ДНК, а реплікація хромосоми є напівконсервативною. Інформація, закодована в кожній нитці ДНК, залишається недоторканою і служить шаблоном для складання комплементарної пасма.