DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
DNA分子结构中,两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕,构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面,碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸链反向互补,通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连,形成相当稳定的组合。
脱氧核糖核酸(DNA)是生物细胞内携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息的一种核酸,是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。
DNA中的核苷酸中碱基的排列顺序构成了遗传信息。该遗传信息可以通过转录过程形成RNA,然后其中的mRNA通过翻译产生多肽,形成蛋白质。
法医鉴定
通常从血液、皮肤、唾液、头发和其它组织和体液中分离DNA,以识别罪犯或犯罪行为。常用的遗传指纹识别。该技术比较重复DNA的可变区段的长度,例如短串联重复序列和小卫星,它们在个体之间有不同。因此,检查中的两个DNA样品之间的比较不是基于对整个DNA序列的分析,而是仅基于这些重复序列部分。
事实上,两个没有血缘关系的个体间99.9%的DNA序列是相同的。这种方法通常非常可靠,但犯罪现场被其他人的DNA污染时,对罪犯的识别会很复杂。这种方法由英国遗传学家Sir Alec Jeffreys于1984年开发。遗传指纹识别也可用于识别群体性事件的受害者。未经同意采集DNA的行为称为基因盗窃。
基因工程
现代生物学和生物化学大量使用DNA。术语重组DNA是指人工构建和组装的DNA片段。它们可以以质粒的形式或通过其它类型的载体整合插入到生物体中。由此产生的生物被称为转基因生物。可用于生产重组蛋白,用于生物医学研究或农业栽培。
食品安全
2022年,国际标准化组织(ISO)发布两项国际标准,通过实时荧光PCR方法检测火鸡和鹅的特异DNA片段,实现了对食品和饲料中相关动物成分种类的鉴定。该方法标准的建立将有效遏制企业肉类掺假行为,对保障全球肉类真实性和饲料安全性发挥重要的技术支撑作用。
DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段:
起始阶段:解旋酶在局部展开双螺旋结构的DNA分子为单链,引物酶辨认起始位点,以解开的一段DNA为模板,按照5'到3'方向合成RNA短链。形成RNA引物。
DNA片段的生成:在引物提供了3'-OH末端的基础上,DNA聚合酶催化DNA的两条链同时进行复制过程,由于复制过程只能由5'→3'方向合成,因此一条链能够连续合成,另一条链分段合成,其中每一段短链成为冈崎片段(Okazaki fragments)。
RNA引物的水解:当DNA合成一定长度后,DNA聚合酶水解RNA引物,补填缺口。
DNA连接酶将DNA片段连接起来,形成完整的DNA分子。
最后DNA新合成的片段在旋转酶的帮助下重新形成螺旋状。
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