DNA 개요
DNA 는 디옥시리보 핵산 (Deoxyribonucleic acid 의 약자) 으로, 디옥시리보 핵산이라고도 하며 염색체의 주요 구성 요소이자 유전자를 구성하는 재료이기도 하다. 때로는' 유전 입자' 라고 불리기도 한다. 번식하는 동안 상위는 자신의 DNA 의 일부를 1 차 하위 구성요소로 복사하여 성상 전파를 완성하기 때문이다. 원핵 세포의 염색체는 긴 DNA 분자이다. 진핵 세포 핵에는 하나 이상의 염색체가 있으며, 각 염색체에는 하나의 DNA 분자만 들어 있다. 하지만 그것들은 일반적으로 원핵 세포의 DNA 분자보다 크며 단백질과 결합되어 있다. DNA 분자의 기능은 종의 특성을 결정하는 거의 모든 단백질과 RNA 분자의 모든 유전 정보를 저장하는 것이다. 생물 유기체를 코딩하고 설계하여 일정한 시간 동안 유전자를 질서 있게 전사하고 단백질을 표현하여 방향성 발육을 완료하는 모든 절차; 생물의 독특한 특성과 개성, 그리고 환경과 상호 작용할 때의 모든 호응반응을 초보적으로 파악했다. 염색체 DNA 를 제외한 매우 적은 구조의 DNA 가 진핵 세포의 미토콘드리아와 엽록체에 존재한다. DNA 바이러스의 유전 물질도 DNA 로, 극소수는 RNA.
DNA 분자 특성
안정성 DNA 분자의 이중 나선 구조는 비교적 안정적이다. 이는 DNA 분자 이중 나선 구조의 내부에서 수소 결합으로 형성된 염기쌍이 두 개의 디옥시 뉴클레오티드 긴 사슬을 단단히 병렬하기 때문이다. 또한 염기쌍 사이의 세로 상호 작용력도 DNA 분자의 안정성을 더욱 강화시켰다. 각 염기쌍 사이의 이런 수직적 상호 작용력을 염기집합력이라고 하는데, 이는 방향족 염기의 전자간 상호 작용으로 인한 것이다. 현재 염기 집결력은 DNA 구조를 안정시키는 가장 중요한 요인으로 널리 알려져 있다. 또한 이중 나선 외측 음전하의 인산기와 양전하가 있는 양이온 사이에 형성된 이온 결합은 이중 사슬 사이의 정전기 반발력을 줄여 DNA 이중 나선 구조에도 일정한 안정작용이 있다.
다양성 DNA 분자는 염기쌍의 수가 다르기 때문에 염기쌍의 배열 순서가 변화무쌍하여 DNA 분자의 다양성을 형성한다. 예를 들어, 4,000 개의 염기쌍을 가진 DNA 분자가 가지고 있는 유전 정보는 4 종, 즉 10 종이다.
특이성이 다른 DNA 분자는 염기쌍의 정렬 순서에 차이가 있기 때문에 각 DNA 분자의 염기쌍에는 특정한 정렬 순서가 있는데, 이 특정 정렬 순서에는 특정 유전 정보가 포함되어 있어 DNA 분자가 특이성을 가지게 된다.
발견, 개발
DNA 구조의 발견은 과학사에서 가장 전설적인' 장' 중 하나이다. DNA 구조를 발견하는 것은 획기적인 성과이지만, 그것을 발견하는 방법은 모형 구성법이며, 모형 구성법은 어린이 퍼즐 게임과 같은' 패치' 방법이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 이' 패치' 에서 가장 뛰어난 것은 왓슨과 크릭이다.
왓슨은 1928 년 4 월 6 일 미국 시카고에서 태어났다. 열여섯 살에 시카고 대학을 졸업하고 동물학 학사 학위를 취득하여 생물학 방면에서 재능을 드러내기 시작했다. 스물두 살 때 박사 학위를 받았고, 왓슨은 영국 케임브리지 대학의 카번디시 연구소에 와서 이전에 이곳에서 일했던 크릭을 만나 두 사람의 전설적인 협력 생활을 시작했다. 크릭은 1916 년 6 월 8 일 잉글랜드 노샘프턴에서 태어나 21 살에 런던대학을 졸업했다. 제 2 차 세계대전이 끝난 후 캐임브리지에 있는 카반디시 연구소에 왔고, 크릭과 왓슨처럼 DNA 에 대해 깊은 관심을 가지고 물리학에서 연구생물학으로 전향했다.
당시 사람들은 DNA 가 일련의 디옥시리보, 인산, 질소 염기로 구성된 일련의 디옥시리보 뉴클레오티드 사슬로 구성된 가느다란 고분자 화합물이라는 것을 이미 알고 있었습니다. 1951 년에 많은 과학자들이 DNA 의 구조 연구에 대해 경쟁을 벌였다.
당시 두 개의 유명한 DNA 분자 연구팀이 있었는데, 하나는 유명한 물리학자 윌킨스와 화학자 프랭클린을 비롯한 영국 왕립 대학 연구팀인데, 그들은 주로 엑스레이 회절을 이용하여 DNA 구조를 연구했다. 하나는 유명한 화학자 폴링을 비롯한 미국 캘리포니아 공대 연구팀인데, 이들은 주로 모델 구성법을 사용하여 DNA 구조를 연구하고 단백질 A 나선을 발견한 바 있다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
1951 년 2 월 윌킨스는 프랭클린이 찍은 아주 아름다운 DNA 의 엑스레이 사진을 이탈리아에서 열린 생물대분자 구조회의에서 전시했다. 줄곧 DNA 에 관심이 많았던 왓슨이 이 이 그림을 보았을 때, 흥분하여 말도 할 수 없었다. 그의 마음은 두근거렸다. 이 그림에 따르면 그는 DNA 의 구조가 나선형이라고 단정했다. 그는 DNA 모형을 만들기로 마음을 정했다. 그는 이 생각을 그의 협력자인 크릭에게 알려서 크릭의 승인을 받았다.
왓슨과 크릭이 DNA 분자 구조 모델을 구축하는 작업은 1951 년 가을에 시작되었다. 그들은 모형 건축법을 이용하여 유명한 화학자 폴링이 단백질 알파 나선 모형을 만드는 방법을 본떠서 결정학 자료에 따라 종이와 철사에 디옥시 뉴클레오티드를 배합했다.
그들은 하나 또 하나의 모형을 만들었는데, 모두 부정되었다. 그러나 왓슨은 DNA 분자가 이중 사슬 구조일 수 있다고 주장했다. 자연계의 사물 때문에, 많은 것들이 쌍쌍이 되고, 세포 속의 염색체도 쌍쌍이 되기 때문이다. 그런 다음 디옥시리보와 인산이 번갈아 배열된 기본 골격, 염기가 밖에 있는 이중 나선 구조 (그림 1), 디옥시리보와 인산이 번갈아 배열된
를 각각 완성했다.기본 골격으로 기재되어 있고, 염기가 내부에 있고, 같은 염기쌍을 이루는 이중 나선 구조 (그림 2) 입니다.
1952 년 생화학자 채가프가 케임브리지 대학을 방문했을 때 사람 돼지 소 양 세균 효모 등 다양한 생물 DNA 를 분석한 결과를 보도했다. Chagav 의 결과에 따르면, 4 가지 DNA 의 수와 상대 비율은 서로 다른 생물의 DNA 간에 매우 다르지만, 어떤 물질의 DNA 에도 A=T 와 G=C 가 있는데, 이를 DNA 화학으로 구성된' 채가브 법칙' 이라고 한다. 1952 년 7 월, 채가프가 카번디시 실험실을 방문했을 때, 크릭에게 A: T = G: C = 1: 1 의 법칙을 상세히 설명했다. 그 후, 크릭의 친구, 이론 화학자 그리피스는 계산을 통해 DNA 의 4 가지 디옥시뉴클레오티드 중 A 는 T 와 결합되어야 하고, G 는 C 와 결합되어야 한다고 밝혔다. 이것은 채가브의 법칙과 일치한다. 그 후 폴링의 이전 동료인 도노는 왓슨에게 A-T 와 G-C 쌍이 수소 결합으로 유지된다고 말했다. 이러한 작업은 왓슨과 크릭 DNA 분자 모델에서 A-T 페어링, G-C 페어링 구조의 기초가 되었습니다.
이 시점에서 DNA 모델이 등장했습니다. 2 월 28 일 워슨은 판지로 4 가지 염기의 모형을 만들어 골판지를 골대에 붙이고 중심을 향해 짝을 지었고, 크릭은 바로 두 개의 단일 사슬의 방향이 반대여야 염기를 완벽하게 일치시킬 수 있다고 지적했다. 이는 엑스레이 회절 자료와 딱 일치한다. 완전한 DNA 분자 구조 모델은 1953 년 3 월 7 일에 완성되었다. 이 모델에 따르면 DNA 분자는 각각 10 쌍의 염기를 포함하고 길이가 34 에 (1 에 =10-10 미터) 인 이중 나선 구조입니다. 나선 지름은 20 에입니다. 4 월 15 일 왓슨과 크릭의 이 모델에 대한 첫 번째 논문이 네이처 잡지에 실렸다.
DNA 분자 이중 나선 구조 모델의 발견은 생물학사의 이정표로, DNA 복제에 대한 구조적인 설명을 제공하여 DNA 를 유전자의 물질적 기초로 더 이상 의심하지 않게 하고 분자 유전학의 기초를 다졌다. DNA 이중 나선 모델이 과학에 미치는 영향은 광범위합니다.
왓슨과 크릭의 노벨상은' 거인의 발가락' 에 서서 받은 것이라고 말하는 사람들도 있다. 나는 그렇게 생각하지 않는다. 엑스레이 회절 사진을 기초로 폴링을 이용하여 단백질 나선을 연구하는 방법, 종합 DNA 화학 연구 방면의 자료, 왓슨과 크릭, 특히 왓슨은 더 넓은 시야를 가지고 각 전문가로부터 필요한 것을 섭취하고 새로운 종합 결과를 얻는다