DNA--探索生命的双螺旋

2006年5月18日,美国和英国科学家在英国<自然>杂志网络版上发表了人类最后一个染色体--1号染色体的基因测序,解读人体基因密码的"生命之书"宣告完成.多少年来,人类对生命领域的探索,无一不与遗传基因DNA的研究息息相关.正是经过无数科学家的不断探索,一步一步揭示那美妙的双螺旋,生命科学才得以飞速发展,为人类深入了解生命并进而改造生命打下了基础.     

生命的旋律——“DNA音乐”

细胞是生命的基本单位。任何生物的细胞核中,都含有一套由遗传物质去氧核糖核酸(DNA)组成的染色体。分子生物学家已经探明,染色体是由两条 DNA 长链缠绕而成的双螺旋结构。DNA 含有4种类型的碱基,即腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。每条 DNA 长链上的腺嘌呤和胸嘧啶配对互补,而鸟嘌呤则和胞嘧啶配对互补。互补的碱基间以氢键联结,成为两条 DNA 长链间的纽带。DNA 上的碱基排列,就是生命世界最奥妙的“遗传密码”。每3个碱基决定一种氨基酸。一段去氧核糖核酸链,能够决定一组氨基酸排列顺序。按这个顺序合成的氨基酸长链,就是支配生物某一性状表现的一种蛋白质分子。所以遗传决定性状,说到底就是碱基排列顺序     

基因与健康

基因是生命体遗传信息的载体,能把信息编码从细胞传到细胞,从机体传到机体。基因可以表达产生蛋白质,蛋白质是构成生命体的物质基础。不同的生物物种,基因组的大小不同。一般来说,进化程度越高,DNA(脱氧核糖核酸)含量越高。人类体细胞具有23对染色体,人类的全部遗传信息就包含在这些染色体卜,任何一条染色体异常都将影响到个体的健康乃至生命。 任何生物之所以能幸存、维持机体各部分结构功能的正常首先在于它们的DNA能被忠实的复制(复制后的DNA携带遗传信息进入新的细胞或机体)并且保护DNA免受各种因素的损     

自身免疫疾病的表观遗传学

通过对几种多细胞动物的基因组研究，人们发现个体所有细胞里的DNA序列顺序实际上没有区别。这一结果意味着基因信息本身不能完全调控细胞分化或器官发育时不同细胞的基因表达差异。类似的研究也揭示了调控基因转录的一种复杂而重要的机制，它通过染色体进行表观遗传修饰影响其构型，从而达到调控转录的作用。免疫系统的表观遗传调控是一个新兴的学科，     

神奇的基因工程制药

从基因说起 “种瓜得瓜,种豆得豆”,是老少皆知的遗传现象。19世纪后半期,奥地利人孟德尔用豌豆作研究材料,证明了生殖细胞中的遗传“因子”决定着生物体的性状,丹麦人约翰逊将这种“因子”称为基因。另一个著名的遗传学家摩尔根通过对果蝇的研究,证实基因存在于细胞的染色体上,并呈直线状排列。此后几经努力,终于搞清楚基因就是一个特定的脱氧核糖核酸片段,它决定生物体的遗传性状并影响其整个生命活动的所有过程。     

新概念词典

含特定遗传信息的核酸序列,是遗传物质的最小功能单位。除某些病毒的基因由核糖核酸构成,并在染色体上作线状排列。基因一词通常指染色体基因。在真核生物中,由于染色体都在细胞核内,所以又称为核基因。位于线粒体和叶绿体等细胞中的基因则称为染色体外基因。这是DNA的其中部分,主宰     

基因组学:解开生命奥秘的钥匙

 人类在远古时代就认识到优良动植物能产生与之相似的优良后代。英国生物学家达尔文(C. R. Darwin)在1831-1836 年随英国海军“小猎犬号”舰环球科学考察基础上, 于1859 年出版《物种起源》, 系统阐述了进化论, 但尚未讨论生物遗传和变异的遗传学基础。1856-1864 年, 奥地利遗传学家孟德尔(G.J.Mendel)进行了大量植物杂交试验, 在1865 年发表“植物杂交试验”论文, 提出遗传单位是遗传因子的观点, 并揭示出遗传学的2 个基本定律--分离定律、自由组合定律。1909 年, 丹麦植物遗传学家维尔赫姆·约翰森(W. L. Johannsen)根据菜豆选种试验提出纯系学说, 并用“基因”这一名词指代任何一种生物中控制任何性状而其遗传规律又符合孟德尔定律的遗传因子。1910 年, 美国进化生物学家摩尔根(T. H. Morgan)通过果蝇的遗传实验, 认识到基因存在于染色体上, 并且在染色体上呈线性排列, 从而得出了染色体是基因载体的结论。20 世纪50 年代以后, 随着分子遗传学的发展, 尤其是美国生物学家詹姆斯·沃森(J. D.Watson)和英国生物学家弗朗西斯·克里克(F. H. C. Crick)提出基因双螺旋结构后, 人们才真正认识了基因的本质, 即基因是具有遗传效应的DNA 片断。《大百科全书》将基因定义为“含特定遗传信息的核苷酸序列, 是遗传物质的最小功能单位”。     

携带人类染色体的小鼠

<正> 美国宾州大学的研究人员Cecilia Lo博士与细胞基因联合公司合作培育出转染色体“Transomic”小鼠——带有人类染体色的啮齿类。截止目前,用于培育转基因动物的转移遗传学材料只限于小DNA序列。转移较大的片段或整个染色体能够在动物模型上对人类生理学做更广泛的研究。例如,将全部产抗体的基因从人类的     

遗传密码的信息论

信息和质量、能量一样是物质的一种属性,可以看成是物质所负载的消息。因为任何物质都可以是信息的载体,所以,信息过程存在于一切种类和形态的物质运动中。人类对自然界的研究,就是一个不断探索自然信息的过程,而生物息息相因,则是生命信息的复制和传递过程。现代分子生物学业已证明,遗传的物质基础是DNA。不同的物种其DNA结构也不相同,因此,DNA可以看成是代表该物种的特有信号、一种生命信息。蛋白质由DNA翻译而来,也是一种生命信息,但不是该物种的原始信息,更不是它的全部信息,因为,只有部分DNA被翻译成了蛋白质。大量未被翻译的DNA部分,除了操纵基因、启动基因、调节基因等小部分外,大部分至今还不知道其作用。     

人类基因工程研究新进展

在1953年前,人们还不知道脱氧核糖核酸(DNA)分子的顺序在化学上是如何排列的;1953年开始了 DNA革命——基因重组;1975—1976年吉伯特和桑格分别建立了两种新的高效 DNA 测序方法,两者结合开创了人类基因工程的新阶段。美国国立人类基因研究中心主任沃森博士和克莱杰博士发明了著名的 DNA 双螺旋结构。现在基因工程仍是一     

是是非非转基因——《转基因食品的伦理问题与公共政策》评介

近几十年来,由包括转基因技术在内的新的遗传科学所引发的疑虑,恐怕远远超过了人类历史土任何其他技术革命给人们带来的困惑.置身即将到来或者说已经到来的生物技术世纪,不能不思考如下一些问题:我们应当选择怎样的生物技术来改善我们的生活,同时能够认识到并且可以有效规避它所带来的风险?我们是否应该以新的眼光来看待基因改造生物?当我们为生命重新编制遗传密码、以基因改变自然并重塑世界时,是否已经打断了亿万年来的进化过程,进而有可能会造成难以挽救的后果.     

本期导读

<正>染色体作为基因遗传物质的载体,人类的科学精英,一直高度重视对它的研究,进入21世纪后,人类开始了染色体的人工创新,西方和中国的学者对染色体的创新具有不同的学术思想和技术.2009年2月深圳市百绿生物染色体杂交研究所所长,朱培坤教授在中央民族大学学报(自然科学版)发表了题为"高等植物的第三类杂交——染色体杂交"一文,标志着人类开始了高等生物(植物)通过染色体杂交获得杂交染色体并获得相应的染色体杂交植物,尔后通过遗传育种,获得     

文化产业不能丢了米姆（Meme）

前段时间,阅读了一些“后现代学说”的经典著作。英国人理查德·道金斯和道格拉斯·霍夫斯塔德合著的《信息的载体——基因和米姆》写得非常好。在这篇文章中,他们在讲述了生命遗传的故事后,点出了生命遗传的复制者——DNA,阐述了基因(DNA)千方百计复制实体以图生存,才使得生命得以进化的道理。正因为这两位科学家不仅是生物科学家,同时也是认知科学和计算机科学的专家,而且他们还教授科学史、哲学、比较文学和心理学,所以,他们在这篇文章中,大胆地提出了这样一种理论——“就在地球上,一种新的复制者近年已经出现了,它正注视着我们,它还…     

展望生命科技产业

被誉为生命科学“登月”计划的人类基因组计划,于1990年10月在美国正式启动。该计划的核心内容是构建人类DNA序列图,完成人类基因组DNA分子24条染色体中所有3000Mb碱基排列顺序的测试工作。这是人类到目前为止在探索自身生命奥妙方面最庞大的科学     

修饰染色质的蛋白质复合物

早期观点认为，真核细胞染色体是一种静止结构，它将DNA包装成比染色质水平更高的结构，足以抑制基因表达。最近10年以来，人们对真核染色体的认识发生了改变。真核染色体被描绘成能够进行短暂休息的动态细胞器官，能够调节基因组遗传信息的流动。染色质结构发生改变是若干蛋白质复合物作用的结果。目前已发现多种蛋白质复合物，     

细菌遗传中的性因子—F质粒

细菌中除了一个环形裸露的染色体DNA分子外,还有一些染色体外环形DNA分子称为质粒,F质粒是最早发现的一种细菌质粒。它是一种分子量不超过1×10~8道尔顿的染色体外的环状DNA分子,它具有三个基本特征:①可以自主复制,②可与染色体整合(Hfr形成),③感染。它是一种自体繁殖的“向量”(单向转移),在细菌中决定某些性状,最主要的是致育性。它在细菌遗传中起着重要作用。本文简要地阐述了F质粒的发现、结构、转     

生命之美丽螺旋

在基因遗传过程中，细胞就像封闭的发动机一样发挥着作用。在这个发动机里，DNA不断复制自身，并修复受到损伤的DNA。这样，经过反复复制和修复，每个生物体活着的细胞内都包含着同样的DNA这个庞大的数据库。几十亿年来，DNA一直为生命的繁殖和变异而忙碌着。DNA分子不断地复制，使得细胞能够自身繁殖，使父母能有了子女，使生命能免延续。     

染色体畸变与智力低下

在通常情况下,每种生物的体细胞中染色体的数目和结构都是恒定的,并且能稳定地遗传。如果染色体的数目或结构发生了变化(畸变),就改变了染色体上原来的基因顺序,基因数量或基因的组成,因此导致智力低下。     

TET双加氧酶和TDG糖苷酶介导的DNA主动去甲基化

<正>DNA甲基化是表观遗传修饰的一种重要方式。哺乳动物中DNA甲基化主要发生在Cp G双核苷酸中胞嘧啶的五位碳原子上,可以引起染色质结构和基因活性的改变,在基因印迹、X染色体失活、发育调控以及转座子沉默和基因组稳定性的维持等方面发挥重要作用。有人把基因组甲基化比作细胞的记忆,当分化成生殖细胞和精卵结合产生下一代时就要抹去"前世"的记忆,涅槃重生。这么比喻是由于在哺乳动物中,基因组甲基化水平随着个体发育和繁殖呈现周期性的变化,其     

科学研究首次揭示细菌抗生素耐药化学机制

早在数年前,遗传研究证实松鼠葡萄球菌进化生成了一种称为Cfr的新基因。Cfr基因编码蛋白在细菌形成抗生素耐药性中发挥了关键性的作用。随后,研究人员又在金黄色葡萄球菌中发现了相同的基因。金黄色葡萄球菌是寄居在人类鼻部和皮肤上的一种最常见的细菌类型,是目前多种抗生素耐药性感染的主要原因。由于Cfr基因通常定位于移动的DNA元件中,所以它能够轻易地从非人类病原体进入到其他种类感染人类的细菌中。