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DNA:定义、结构与发现

DNA和RNA的结构。DNA是双螺旋,而RNA是单螺旋。两者都有包含遗传信息的核苷酸。(udaix Shutterstock)

脱氧核糖核酸,或DNA,是一种分子,它包含了生物体发展、生活和繁殖所需的指令。这些指令存在于每个细胞内,并从父母传给子女。

DNA结构

DNA由称为核苷酸的分子组成。每个核苷酸包含一个磷酸基、一个糖基和一个氮基。四种氮基分别是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。这些碱基的顺序决定了DNA的指令或基因密码。人类DNA约有30亿个碱基,其中99%以上的碱基在所有人身上都是一样的,根据美国国家医学图书馆(NLM)的说法,

很酷的科学实验:提取你的DNA链(遗传科学学习中心)

类似于字母表中的字母顺序可以用来组成一个词,一个DNA序列中的氮基顺序形成基因,它用细胞的语言告诉细胞如何制造蛋白质。另一种类型的核酸,核糖核酸,或RNA,将DNA中的遗传信息转化为蛋白质。

核苷酸连接在一起,形成两条长链,螺旋形成一个称为双螺旋的结构。如果你认为双螺旋结构是一个阶梯,磷酸和糖分子是边,而碱基是横档。一条链上的碱基与另一条链上的碱基:腺嘌呤与胸腺嘧啶,鸟嘌呤与胞嘧啶。

DNA分子很长,事实上,如果没有正确的包装,它们就无法融入细胞。为了适应细胞内部,DNA被紧密地卷曲形成我们称之为染色体的结构。每个染色体包含一个DNA分子。人类有23对染色体,它们在细胞核内被发现。

DNA发现

DNA是1869年由一位名叫弗雷德里希米舍尔(Frederich Miescher)的德国生物化学家首次观察到的。但多年来,研究人员并没有意识到这种分子的重要性。直到1953年,詹姆斯·沃森、弗朗西斯·克里克、莫里斯·威尔金斯和罗莎琳德·富兰克林才发现DNA的结构——一个双螺旋结构——他们意识到它可以携带生物信息。

沃森,克里克和威尔金斯在1962年获得诺贝尔医学奖,“因为他们发现了核酸的分子结构及其对生物材料中信息传递的重要性。”富兰克林没有被包括在该奖中,尽管她的工作是研究的一部分。[相关:解开人类基因组:6个分子里程碑]

DNA测序

DNA测序是一种让研究人员能够确定DNA序列中碱基顺序的技术。该技术可用于确定基因、染色体或整个基因组中碱基的顺序。根据美国国家人类基因组研究所的一份报告,2000年,研究人员完成了人类基因组的第一个完整序列。

DNA检测

一个人的DNA包含有关其遗传的信息,有时可以揭示他们是否有患某些疾病的风险。DNA测试,或基因测试,被用于各种各样的原因,包括诊断遗传性疾病,确定一个人是否是遗传变异的携带者,他们可以遗传给他们的孩子,并检查一个人是否有患遗传病的风险。例如,已知BRCA1和BRCA2基因的突变会增加患乳腺癌和卵巢癌的风险,在基因测试中对这些基因的分析可以揭示一个人是否有这些突变。

基因测试结果可能会影响一个人的健康,这些测试通常与遗传咨询一起提供,以帮助个人理解测试的结果和结果

“目前国内有很多基因检测试剂盒,但有些是不可靠的。此外,NBC新闻报道说,人们应该小心使用这些工具包,因为这些测试基本上是把一个人的基因代码交给陌生人。

对DNA的新研究

DNA的研究在过去几年中带来了一些有趣和重要的发现。例如,2017年发表在《科学》杂志上的一项研究发现,DNA中的随机错误,而不是遗传或环境因素,占细胞中癌症突变的三分之二。

2017年的另一个突破是埃及木乃伊DNA的首次测序。”我们很高兴手头有第一批古埃及木乃伊的全基因组数据,”德国杰纳马克斯普朗克人类历史科学研究所(Max Planck Institute for the Science of Human History)人口遗传学组组长斯蒂芬·希弗尔斯(Stephan Schiffels)说。这一发现发表在2017年5月出版的《自然通讯》杂志上,

电影也被编码数据,在2017年 ... 了细菌DNA分子的短视频。DNA被用作电影中每个像素的编码。结果发表在2017年7月的《自然》杂志上。”这项研究的合著者、波士顿哈佛医学院博士后塞思·希普曼说:“关键是不要将视频储存在细菌中。”希普曼在一份声明中说:“我们希望把细胞变成历史学家。”我们设想一个生物记忆系统,它比现在的技术要小得多,用途也更广泛,随着时间的推移,它可以无干扰地跟踪许多事件,生命科学贡献者。

附加资源

NLM:什么是线粒体DNA?佛罗里达州立大学:线粒体华盛顿大学:线粒体紊乱

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