东海大学物理系计算科学总论.ppt

Introduction to DNA and Chromosome The Structure of a Gene “We shall assume the structure of a gene to be that of a huge molecule, capable of only discontinuous change, which consists in the rearrangement of the atoms and leads to an isomeric molecule. The rearrangement may affect only a small region of the gene, and a vast number of different rearrangements may be possible.” --What is Life? E. Schr?dinger What is DNA? Huge 1D molecule – two strands of nucleotides – double helix Information for life Cell DNA Nucleotide (核甘酸) Base pair Nucleotide bases(鹼基) Guanine (G)，Adenine (A), Cytosine (C) Thymine (T) What is DNA? A Photo What is DNA? A Schematic View Nucleotides The Book of Life Brief History of Genetics 1860: Mendel 1860年代，奧地利神父孟德爾（Gregor Mendel, 1822-1884）發現豌豆中有某種成對的「因子」可以決定遺傳性狀。 1869: Miescher 1869年，瑞士生物學家 Johann Miescher (1844~ 1895) 在病患繃帶的膿汁中發現一種新物質，由於是在細胞核中，他將之取名為「核素」(nuclein)，此即為DNA（去氧核糖核酸）。 1890: Discovery of Chromosome 1890年代，科學家在細胞分裂的過程中觀察到，成對的染色體在細胞分裂時會先複製出另一份，然後平均分配給兩個子細胞，因此開始有學者認為染色體可能是遺傳物質的攜帶者。 1908: Morgan Thomas Morgan (1866 ~1945) 首先利用果蠅來研究遺傳學，他發現有許多基因是一起遺傳的，因此推測有些基因在染色體上的位置是相連的，並且訂出了果蠅的基因圖譜。Morgan於1933年獲得諾貝爾生理及醫學獎。 1928: Griffith 1928年，英國軍醫Frederick Griffith (1881~1941) 以老鼠實驗發現，將活的良性肺炎雙球菌與死的惡性肺炎雙球菌混合，可以引起轉型，得到活的惡性菌，使老鼠死亡。 1942: Beadle Tatum 1942年，George Beadle (1903~1989) 與 Edward Tatum (1909~1975) 以麵包上的紅黴菌實驗證實，DNA上所帶的遺傳訊息，其功能是製造特定的蛋白質。他們獲得了1958年的諾貝爾生理與醫學獎。 1944: Avery 美國微生物學家 Oswald Avery (1877~1955) 實驗發現，Griffith所觀察到的細菌轉型現象，是由DNA所造成，確認了攜帶遺傳因子的物質是DNA。 1949: Chargaff 1949年，Irwin Chargaff (1905~) 提出了所謂的 Chargaff 法則：DNA中的四種核甘酸：A與T的含量相同，C與G的含量相同，推翻了過去ATCG含量均勻的假說。 1953: The Discovery of Double Helix 1951年，Rosalind Franklin 得到DNA分子的X-ray繞射照片，1953年，Watson與Crick解出了DNA的雙螺旋結構，此為分子生物學的大躍進。 1955: Sequence of Insulin 英國科學家 Fred Sanger 定出了胰島素的氨基酸序列（長度為51個氨基酸），獲得1958年諾貝爾化學獎。 1966: Genetic Code Marshall Nirenberg 與 H. Gobind Khorana 研究小組找到了遺傳碼（genetic code）。在DNA序列中每三個核甘酸鹼基代表一個氨基酸，稱為一個「編碼子」（codon）。他們因此獲得了1968年諾貝爾獎。 1977: Sequencing the DNA F