DNA全名是deoxyribonucleic acid,中文譯作「去氧核糖核酸」。
DNA的語言是基因的密碼,暗藏著人類生老病死的奧秘。DNA說過的話,不管是細胞、組織、器官、軀體,抑或是形形色色的生物,無不包括密碼之內。
DNA的語言是化學的語言。A、T、C、G四種鹽基的配對與排序,對應了二十種胺基酸的排列組合,使之串連出種種蛋白質,從而衍生出複雜的化學反應。這就建構了生命。
DNA的語言是歷史的語言,存在地球上已有近四十億年,沒有任何語文比它古老。DNA語言也是地球上所有生命的共同語言,不分膚色、不分疆界、不分種系、無論大小,只要是生物,都能知曉。
DNA之結構
DNA分子是由兩條多核甘酸(Polynucleotide)鍵繞著,產生一雙股螺旋(Double helical structure)結構,雙股螺旋是藉著A=T和C≡G間的氫鍵結合而成的。
人類體內之細胞(cell)是依分裂方式增加體內之細胞數,同時亦因此而形成人體組織與器官。構成人體組織的細胞內含有細胞核(nucleus),而包含於細胞核染色體內者,即為遺傳因子(gene;或稱基因)。而細胞核內含有核酸,核酸可分為二種,一種含醣,稱為核醣核酸(RNA),另一種含去氧核醣,即稱為去氧核醣核酸(DNA),DNA即為決定及傳遞遺傳之物質。
而同一人的DNA型,除若干之例外,原則上其細胞核莫不相同。又DNA型係由4個鹼基所組成,但人之DNA型在鹼基的組合上,卻因個人之不同而異其部位,倘能找出其個人差異之部位,即可作為其人是否具有同一性之認定判斷。在此,從全體來看,DNA型之鹼基配列,除非為同卵孿生子,世界上不可能有二人的DNA鹼基配列完全相同。因此,即可從DNA之鹼基排列來判斷人別是否同一,若從血液或精液等萃取出DNA,與別個DNA從事DNA比對,同一個人的DNA鹼基排列即為同一,如為同一,即可據此而為個人之識別。
由於DNA的組成來源是由父親及母親各一半的遺傳因子所提供,因此,除非是同卵孿生子,否則每個人的DNA組成都不會一樣,此亦即將DNA比對運用在刑事鑑定上作為生物跡證的主要理由。正因為若為不同的人,則DNA鑑定比對的結果幾乎不會相同,而犯罪現場所採到的血跡、精液、骨骼、肌肉、毛髮等生物組織檢體皆可萃取出DNA以供科學鑑定,是故,DNA鑑定乃被視為是繼「指紋分析」之後,最為重要的刑事科學發展,因此,DNA鑑定乃又稱為「DNA指紋」(DNA fingerprint)。
DNA四大天王-A、G、T、C
DNA是很長的分子鏈,由四種鹽基組成,分別是腺嘌呤(A , adenine)、鳥糞嘌呤(G , guanine)、胞嘧啶(C , cytosine)及胸線嘧啶(T , thymine)。 由一分子的的五碳醣、磷酸和鹽基所組成的的單位稱核?酸,磷酸和去氧核醣藉著磷酸二脂橋結合,鹽基則由醣的側面向內側延伸形成橫軸。DNA分子由核?酸所組成,形成雙股螺旋狀,且每一對鹽基不是 A,T就是G,C。在RNA中是由尿嘧啶(U, uracil)取代胸線嘧啶。 氫鍵-DNA外觀創造者 DNA形成之螺旋結構,因外部氫鍵的結合,長鏈扭曲纏繞。鹽基靠氫鍵結合,A和T由兩個氫鍵結合,G和C由三個氫鍵結合。又由於A,G的分子大於T,C分子,所以鹽基對形成時,就必須形成螺旋結構。氫鍵的結合在生理溫度下非常穩定,但卻很容易被酵素分切成單股。 DNA複製-人之初 DNA攜帶遺傳訊息,為了將訊息正確的傳給子代,因此本身具有複製的功能。複製的過程中有許多的酵素參與。 首先DNA螺旋?將纏繞在一起的氫鍵打開,解開成鏈狀的DNA。 接下來DNA位向異構?(DNA topoesomer)再解開雙股螺旋,使其成為單股的DNA。目前已知有三型DNA聚合?(DNA polymerase),其中的聚合?三型,負責執行複製的工作,合成DNA時一定從5'端往3'端進行,新合成的DNA必須先經由RNA引發?合成一段短的RNA鏈當引子(primer),引導DNA聚合?合成片段DNA,然後再經DNA連接?將片段的DNA組合成新的DNA,DNA中的氫鍵若未與其他鍵結結合,則很快又會恢復雙股螺旋狀,DNA複製即宣告完成。 密碼子-生命訊息 DNA最終的作用是蛋白質的合成,以形成新的生命。 蛋白質所指乃是由20個以上胺基酸所組成的物質,為製造生物的基本材料,並負責調節生物體內的各種化學變化。 DNA四種鹽基中的三種,組成所謂的密碼子(codon),決定胺基酸的順序,共有64種密碼子(4^3),20種胺基酸就是由這64種密碼子所組成。密碼子除了指定胺基酸排列順序外,亦可決定蛋白質合成開始或結束。 密碼子的作用機制,在所有的生物都是共通的。 操作子(operon)、抑制子(repressor)-蛋白質開關 蛋白質僅在必要時合成。其控制機制為操縱子,操縱子上有操作基因及調節基因,調節基因可製造出抑制子的蛋白質,當抑制子與操作基因結合時,操作基因即被抑制合成蛋白質,而抑制子與其他物質結合時,蛋白質開始合成。 蛋白質的合成-轉錄(transcription)、轉譯(translation) RNA是合成蛋白質的中間物。合成蛋白質時,先由DNA複製(replication),產生一個完全相同的子代分子,再經由DNA的轉錄作用(transcription)合成傳令RNA,傳令RNA進入細胞質後,就和核糖體結合,形成核糖體RNA,核糖體RNA接收tRNA運送到核糖體的胺基酸(transer RNA),進行轉譯(translation),形成聚胺酸、蛋白質。蛋白質是許多酵素的前身,是生命體化學反應所不能缺少的物質。
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