‘壹’ 什么是DNA
DNADNA(为英文Deoxyribonucleic
acid的缩写),又称脱氧核糖核酸,是染色体的主要化学成分,同时也是组成基因的材料,有时被称为“遗传微粒”。
单体脱氧核糖核酸聚合而成的聚合体——脱氧核糖核酸链,也被称为DNA。在繁殖过程中,父代把它们自己DNA的一部分(通常一半,即DNA双链中的一条)复制传递到子代中,从而完成性状的传播。因此,化学物质DNA会被称为“遗传微粒”。原核细胞的拟核是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体,每条染色体上含有一个或两个DNA。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外,有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA.
‘贰’ DNA发现的原因
1953年,人们发现了遗传信息是怎样代代相传的,这是20世纪科学的一个传奇故事。我想,那戏剧性的时刻是1951年秋,那时詹姆斯·华特生(JamesWatson)还是一个20多岁的年轻人,他来到剑桥,与35岁的弗朗西斯.克里克(FrancisCrick)协力合作,试图解释脱氧核糖核酸(缩写为DNA)的结构。DNA是一种核酸,就是说,是处于细胞核心的酸。在先前的10年中,人们已经清楚地认识到,核酸携带遗传的化学信息,代代相传。在剑桥大学和遥远的加利福尼亚的实验室里,探索者们面临着两个问题。DNA的化学性质是什么?DNA的结构形式又是怎样的?
DNA的化学性质是什么?这就是说,是什么构成了DNA的各部分?是什么飘移不定,使DNA的形式各有不同?当时人们对此已经很清楚了。显然,DNA是由糖和磷酸(由于结构上的原因,它们应该确实存在其中),以及四种独特的分子或碱基组成。其中胸腺嘧啶(thymine)和胞嘧啶(cytosins)是两个很小的分子,在它们各自内部,碳原子、氮原子、氢原子和氧原子成六边形排列。其中鸟膘呤(guanine)和腺嘌呤(adenine)两个分子较大,在它们内部,原子排成一个六边形和一个五边形,二者联结在一起。在结构研究中,通常只用一个六边形来代表各个较小的碱基,用大的图形,代表较大的碱基,注意它们的形状,胜过注意单个的原子。
DNA的结构形式又是怎样的呢?也就是说使DNA能够表达许多不同遗传信息的这些碱基是怎样排列组合的?一座建筑并不是石头的堆砌,DNA分子也不是碱基的堆砌。是什么造成了DNA的结构及其功能呢?那时,人们对这一点也已很清楚了。DNA分子是一条长链,是相当稳定的某种晶状有机体。看起来很可能呈螺旋形,其有多少条螺旋链条并列?是一条、二条、三条,还是四条?关于这个问题,主要有两大意见分歧的阵营,一派主张双螺旋链条的观点,另一派主张三螺旋链条的观点。1952年底,结构化学的伟大天才林尼斯·鲍林(LinusPauling)在加利福尼亚提出一种三螺旋模型。他认为糖和磷酸的主干向螺旋的中心聚集,而碱基则向四面八方伸展。1953年2月,鲍林的论文送到剑桥,在克里克和华特生看来,他们的实验显然一开始就出了毛病。
或许仅仅是寻找安慰,或许是自负任性,詹姆斯·华特生当即决定,他应该探寻双螺旋模型。在访问了伦敦之后,我骑自行车返回学院。从后门翻进院内,这时我已经决定建立双螺旋模型。弗朗西斯也一定会同意。尽管他是一位物理学家,他也知道重要的生物是成双成对出现的。不仅如此,他和克里克进而开始寻找一种主干向边缘延伸的结构。这种结构就像一架螺旋形梯子,糖和磷酸犹如梯子的两道扶手,支撑两侧。尝试用剖开的DNA外形,以观察那些碱基是怎样像梯级似的安排在模型中的,使他们绞尽脑汁,煞费苦心。在一个轻率的错误之后,问题突然变得不言自明了。
我抬起头来,看的不是弗朗西斯,而开始颠来倒去转换有可能成对匹配的各种碱基。突然,我意识到,由两个氢键聚合的腺嘌呤-胸腺嘧啶对子与鸟瞟吟-胞嘧啶对子在形状上是一样的。
当然:在每一级上,都必定有一个小的碱和一个大的碱。但不仅是有大的碱。胸腺嘧啶必须与腺嘌呤配伍。如果有胞嘧啶,就必须与鸟膘呤成对。碱基成对配合,相互决定。
DNA分子模型是一个螺旋形梯子。它是右旋螺旋形梯,每个梯级大小相等,梯级间距离相同,并且以同样的角度弯曲——每两级梯级角度为36度。而且,如果胞嘧啶位于一个梯级的这一端,鸟嘌呤就在另一端;别的碱配对也是这样。这就是说,螺旋的每一半都携带着完整的遗传信息,因此,从某种意义上说,另外一半是多余的。
让我们用一台电子计算机来建立这种分子模型。在显示的图像上,这就是一对碱;连接两端的虚线则是聚合这两个碱的氢键。
我们将把它竖立起来,并用这种方式迭加累积。现在,我们将在电子计算机图像的左下端把这种碱迭加起来,这样,我们将建立DNA的整个分子结构,而且的的确确是一级一级地建立起来的。
现在是第二对碱;它可能与第一对同样,也可能是另外一类,无论如何,它应该转向。我们把它迭加在第一对上面,并转动36度。然后是第三对碱,我们照此办理,并依次类推。
这些梯级就是一种密码,它将一步一步地阐明细胞怎样制造生命必需的各种蛋白质。可以看出,基因正在我们眼前形成,糖和磷酸的两道扶手紧紧抓住螺旋梯的两侧。这种螺旋形的DNA分子结构就是一个基因,一个行动中的基因,这些梯级就是它行动的步骤。
1953年4月2日,詹姆斯·华特生和弗朗西斯·克里克寄给《自然》(Nature)杂志一篇论文,阐明了他们为之工作了1年半的这种DNA结构。按照在巴黎的巴斯德研究所和加利福尼亚的索尔克研究所工作的贾奎斯·莫诺(JacquesMonod)的说法:
DNA是生物中恒处常在的基本因素。这就是为什么孟德尔对基因是遗传性状的永恒载体的定义,爱威瑞(Avery)所作的化学鉴定(为赫希(Hershey)所证实),以及华特生和克里克所阐明的原状复制功能的结构基础,无疑构成了在生物学领域作出的最重要的发现的原因。当然,还应该加上自然选择理论,其确定性和全部意义只是由于有了这些发现才得以证实。
这种DNA结构模型显然有助于解释甚至在性出现以前对生命至关重要的复制过程。当一个细胞分裂时,这个双螺旋链就分离开来。每一个碱紧连着它所属配对的另一个成员。这就是在双螺旋链中有一个多余的部分的原因:因为每一半螺旋都携带着完整的信息或指令,当一个细胞分裂时,一个同样的基因就被复制出来。在这里,这个具有魔力的数字“二”就成为细胞分裂时传递其生命同一性的手段。
DNA螺旋不是一座纪念碑。它是一个指令,是一种活生生的运动着的物质,它说明了细胞怎样一步一步地实现生命过程。生命遵循某种时间表,而DNA螺旋的梯级则将这一时间表按照必须经过的程序编译成密码,并发出信号。细胞的机制一个接一个地顺序判读这些梯级的密码。连续的三个梯级就充当了指示细胞制造一种氨基酸的一个信号。当所有的氨基酸先后形成以后,它们就在细胞中排列起来,组合成为蛋白质。而这些蛋白质就是细胞中生命的动因和构成单元。
只是除了精子和卵细胞之外,生物体内每一个细胞都具有创造整个生物的全部潜在能力。精子和卵细胞是不完整的,它们本质上各是半个细胞:它们各自携带着基因总数的一半。当卵子受精时,正如孟德尔预料的,这些基因成双成对地聚集起来,而全部指令又重新组合了。于是,这个受精卵就成了一个完整的细胞,而且成为生物体内每一个细胞的典范。因为每一个细胞都是由于受精卵的分裂而形成的,它们在遗传特性上与它别无二致。正如一个小鸡的胚胎,这个动物整个一生中都保持着受精卵所遗传下来的东西。
在这个胚胎发育生长时,它的细胞也在发生不同变化。沿着原条(primitivestreak),神经系统开始出现,在原条两侧的细胞将形成脊柱。细胞特化了:分为神经细胞、肌肉细胞、结缔组织(韧带和腱)细胞、血细胞和血管。细胞的特化是因为它们接受了DNA制造各种蛋白质的指令,而这些蛋白质分别适应于特定的细胞而不是一切细胞的功能。DNA就是这样起作用的。
‘叁’ 真核生物基因的DNA序列中,哪些部分的核苷酸序列的编译会影响其编码的蛋白质的结构和功能为什么
编码区的DNA(基因)序列,参与转录与翻译的脱氧核苷酸的含氮碱基。根据结构决定功能的原则。蛋白质的结构由组成其氨基酸的结构及其盘曲折叠的程度所决定,而氨基酸是由DNA基因编码区序列根据中心法则转录的产物mRNA根据密码子翻译而成的。根据细胞核是遗传信息库的说法,参与转录的基因大多是核DNA。所以,核DNA无疑是对编译蛋白质的结构影响最大的。而其他的DNA一般其调控最用。
‘肆’ 什么是DNA地球生命的DNA到底从何而来
你真的了解DNA吗?
许多人知道,像源远流长的中华文化的传承一样,我们的DNA也是从祖上继承而来,而恰恰也是和文化传承一样,DNA在传承中也不断“推陈出新”“与时俱进”,所以DNA承载的信息一直在发生着变化——这些改变主要来自于基因突变和基因重组。
其实,DNA可能来自太空的证据几年前就被发现了——2011年,美国宇航局的科学家对早期坠落在地球上的十几颗陨石进行了研究,发现这些陨石中含有两种脱氧核糖核苷酸的组成成分——腺嘌呤和鸟嘌呤的类似物。这些类似物从未在地球上的其它地方被发现。而既然太空能形成这些类似物,应该也能形成腺嘌呤和鸟嘌呤。
所以,DNA是不是外星人制造的我们不知道,但大场康弘的研究和美国宇航局的发现说明我们的DNA有可能是在太空中合成并跟着陨石掉落到地球的,然后经过长期的进化最终形成了地球如今复杂的生命系统。
当然,这一切还只是猜想。还是那句话,从脱氧核糖核苷酸到DNA,是一件极其困难的事情,地球上最优秀的科幻电影编剧,都无法想象这个神奇的场景。所以,人类的DNA从哪里来,是怎么形成的,至今还是未解之谜。
‘伍’ 科学家可以用电脑模拟编译DNA演化生命吗
现在用电脑模拟如何从DNA到生命是肯定不行的,主要是从DNA(准确说是核酸)到生命经历的时间太长,人们无法明显观测到其中的变化,只能通过现有的生物和化石去推测其过程。而且创造新生命或是按照人们的意愿改造生命,不需要完全明白生命的起源过程,只需要弄清楚组成生命的各个部分的功能以及他们之间的联系就行了。现在比较火的基因编辑技术让人为改造生命更进一步,基因编辑技术中最火的是CRISPR/Cas9,有兴趣的话可以了解一下。
‘陆’ DNA全称是什么
脱氧核糖核酸(英语:Deoxyribonucleic acid,缩写为DNA)又称去氧核糖核酸,是一种分子,双链结构,由脱氧核糖核苷酸(成分为:脱氧核糖、磷酸及四种含氮碱基)组成。可组成遗传指令,引导生物发育与生命机能运作。
‘柒’ DNA是什么
DNADNA(为英文Deoxyribonucleic acid的缩写),又称脱氧核糖核酸,是染色体的主要化学成分,同时也是基因组成的,有时被称为“遗传微粒”。DNA是一种分子,可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的DNA片段称为基因,其他的DNA序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。
单体脱氧核糖核酸聚合而成的聚合体——脱氧核糖核酸链,也被称为DNA。在繁殖过程中,父代把它们自己DNA的一部分(通常一半,即DNA双链中的一条)复制传递到子代中,从而完成性状的传播。因此,化学物质DNA会被称为“遗传微粒”。原核细胞的拟核是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体,每条染色体上含有一个或两个DNA。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外,有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA,极其特别的病毒以蛋白质为遗传物质(阮病毒)。
DNA是一种长链聚合物,组成单位称为脱氧核苷酸,而糖类与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接,这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录,是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。
‘捌’ 质粒与DNA有什么不同
质粒是细胞质中的DNA
只是基因工程中所要DNA的载体,
真正要的是质粒里面的DNA片段,
只有与该DNA片段相适应的解旋酶才能编译该DNA,
所以只有该DNA被编译成蛋白质
‘玖’ 为什么有人说DNA可能是一种“编程语言”
DNA不是像一种编程语言,而是它就是一种编程语言。从所有生物的角度来看,配置文件很难有如此大的差异,那么DNA更像是源代码,但无论它有多大的不同,它都是由一些基本结构组成的,比如if for,所以每个物种中DNA的基本元素是相同的。
有机物汤继续翻滚,在高温高压的极端情况下,没有什么是概率上为零的,继续沸腾数亿年,终于在地球上某个不为人知的角落出现了最简单,也是最复杂;最脆弱,也最顽强的纯自然造物—RNA单链。RNA的形成是偶然的,但在概率上是必然的,概率再低,在数十亿年的历史长河里都变的百分百可能。 RNA形成之后的日子,一切生命活动就变得自发起来,伴随着自催化作用,生物的进化大厦被时间的巨人一砖一瓦地建立到今天的高度。
‘拾’ dna是不是外星人编的一种程序
不全是,原始基因模板可以视为自然进化而来
但是之后被修改过,结果就是人类的诞生,准确的说是早期智人的诞生,这也是为什么现代科学一直找不到古猿和早期智人之间关键化石证据的原因,这层化石断代是公开的,确实的缺乏其中各阶段的关键证据,因为这一步是直接跳跃过来的,而非自然进化来的。
按照进化的自然速率,从古猿到人类的进化时间将是非常漫长的,按照该速率,现在的我们应当是过度物种,而非现代智人。
这种改造源于他们的私自目的,虽然称不上负面,但是却给人类的自然进化带来巨大的改变,如上所述,
首先是极大的加速了人类进化的速率;
而另一方面,这次的改造也在一定程度消弱了人类的“自然性”,失去了一部分与大自然的连接。这也是为什么很多动物对气象的感知能力却在人类身上找不到的原因,比如动物们在暴雨,飓风,地震,这些灾害发生前能够准确的开始行动,还有诸如地磁感应导航能力等等,通常认为人类的这种功能退化了,事实上我们从古至今一直被这些自然现象所影响,我们也一直在试图反过来掌控这些自然现象,按这个道理说这些感知自然的功能不但不应该消弱而且还会因为不断使用而得到进化加强(用进废退)。而如今现实的违背是因为相关的基因在那次改造之后开始陷入沉睡,这部分沉睡的遗传物质也就是被现代遗传学所归类的的“垃圾DNA”的本质。
他们改造古猿是为了服务他们自己的,某个与资源开采相关的目的,然而这次基因工程的过程是属于“先斩后奏”,在他们的母星了解这个情况的时候,地球上的这场庞大的,针对类人猿的基因工程已经接近完成,其后母星对此的反应可以用“哦!我去!你们TM都干了什么啊!?”这种句子来形容,之后要求这些参与基因工程的种族持续的呆在地球附近,监控人类的发展,并要对人类未来的进化负起高度的责任。这些生命至今仍然在关注这个星球的走向,但是除非发生极端情况,否则不被允许公开干涉,因为人类的进化必须由人类自己去探索,选择和完成。
需要提到的是,当年的那个种族在之后的漫长岁月里也在不断的进化,现在的他们与当年相比可以说已经是完全两种生命了。
最后顺便说下,上面提到的这项基因工程是发生在地球人类身上最早的基因改造,之后也有其他种族先后参与过其他方面的基因改造的微调,基本上没有负面的,毕竟前面说的那批生命也一直在看护这个星球,但是这些微调都没有那次的改造影响如此之大。