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數月前,洛杉磯警方逮捕了非洲裔男子羅尼·富蘭克林,指控他是當地女性聞之膽寒的姦殺案疑犯「殘酷睡客」。

1 殘酷睡客 -簡介

殘酷睡客美國洛杉磯警方認為綽號為「殘酷睡客」的疑犯涉嫌姦殺至少10名女士
 日前,美國洛杉磯警方認為綽號為「殘酷睡客」的疑犯涉嫌姦殺至少10名女士。美國東部時間15日,洛杉磯警方公布了從「殘酷睡客」家中搜出的1000餘張照片中的180張。疑犯為非洲裔17日,洛杉磯警方稱,已有5位女士的身份有了一點眉目,且有4位女士通過熱線電話稱照片中的女士就是自己。不過,警方尚未對此予以確認。 數月前,洛杉磯警方逮捕了非洲裔男子羅尼·富蘭克林,指控他是當地女性聞之膽寒的姦殺案疑犯「殘酷睡客」。

2 殘酷睡客 -綜述

警方認為他涉嫌強姦並殺死了10名女性,但是富蘭克林並不認罪。而警方隨後則認為他的罪行其實遠不止10宗,很可能實施了更多的強姦和謀殺行為。因為陸續接到了30多起殘酷手法的兇殺案爆料,警方懷疑和富蘭克林有關。

殘酷睡客美國加州的犯罪學科學家利用家族性DNA搜尋法,終於將連環殺手朗尼·富蘭克林逮捕歸案。(圖片提供:《科學》)

 警方搜出錄像帶據介紹,這些照片都是洛杉磯警方在富蘭克林被捕后不久,從他的家中和車庫裡搜出的。照片除了兩三張白人和拉丁裔女性之外,大部分是黑人女性的,而且很多照片都是裸體或者色情照。同時,被搜出的還有數十盤有關女性的錄像帶。

警方指控富蘭克林在1985年至1988年以及2002年至2007年期間,殺死了數名女性。由於1988年到2002年有14年的「睡眠期」,因此富蘭克林被懷疑為「殘酷睡客」。

今年57歲的朗尼·富蘭克林是美國加州洛杉磯市一名退休的車庫服務員和清潔工,25年來,美國加州警方一直懷疑他與過去20多年中發生在洛杉磯南部的至少10起命案和一起謀殺未遂案有關。如今,在經過1/4世紀的偵破后,藉助於一種名為家族性DNA的新技術和案發現場的比薩餅殘渣,洛杉磯警方宣布:於7月7日逮捕了這個綽號為「殘酷睡客」的殺手。

據最新出版的《科學》雜誌報道,發生在洛杉磯的命案最早可追溯到20世紀80年代中期,從2008年開始,加州同意允許使用一種名為家族性DNA的技術搜尋兇手。利用這種技術,調查人員可以將案發現場採集到的DNA證據與該州採集的包括130萬名已定罪重犯的DNA資料庫進行比對,搜尋相近但不是精確的匹配目標。英國使用這種方法已有較長的歷史,警方藉助於這種方法在2004年抓捕了一起謀殺案的兇手。2009年,美國科羅拉多州丹佛市的警方也利用這種方法破獲了一起汽車盜竊案。

《科學》雜誌的記者採訪了與本次洛杉磯案件有關的兩位科學家,一位是資深犯罪學家史蒂文·梅爾,一位是案例實驗室主任加里·西蒙斯,他們都在位於加州里齊蒙得市的簡-巴申斯基DNA實驗室工作。他們解釋說,搜尋最初集中在13條染色體上的DNA的15個位點。這些位點含有名為短串聯重複序列的遺傳痕迹,鹼基對在短串聯重複序列中不斷複製,但所重複的數量因人而異,兩個有親戚關係的人在大多數這種位點上有相同數量的重複。實驗室的分析也考慮到普通人群中發生給定變化的頻率:與兩個攜帶普通變化的人相比,兩個攜帶某種罕見變化的人更可能是親戚。

西蒙斯和梅爾解釋說,利用這些信息,實驗室的軟體列出了DNA資料庫中最可能是第一類親戚的重罪犯名單,第一類親戚是指父母親、子女和同父母的兄弟姐妹;他們表示,這種統計方法還不足以判斷出遠親關係。當有問題的兩個人都是男性時,實驗室又開始尋找Y染色體上的DNA短串聯重複序列,這是一種判斷父子關係或同父母兄弟關係的精確方法。

2008年,從「殘酷睡客」犯罪現場採集到的DNA數據調查沒有結果。但是,2010年4月的第二次採集卻獲得了一個潛在匹配:一個名為克里斯多佛·富蘭克林的非法持有武器重罪犯。沿著謀殺時間追溯的DNA搜尋將目標集中到了克里斯多佛·富蘭克林的父親——朗尼·富蘭克林。

通過對整個案情的內部審查,簡-巴申斯基DNA實驗室告知洛杉磯警局:老富蘭克林的DNA與犯罪現場採集到的DNA完全匹配。實際上,洛杉磯警局一直在跟蹤老富蘭克林,並且從案發現場拿到了這塊比薩餅碎片。7月7月,警察在朗尼·富蘭克林的家中將他逮捕。

西蒙斯說,實驗室為這項工作驕傲:「將所有的事情放在一起……直到最後成功……沒有人開香檳或用別的方式慶祝,但我們確實覺得值得!」

《科學》的文章指出,這是一起引人注目的案件,家族性DNA檢測在這一案件中的成功可能會促使其他州也採用這一方法,但民權組織和一些法律界學者對由此引發的隱私、倫理和公正等問題表示關注。

斯坦福大學法學院的漢克·格里利教授說:「我認為,這種工具被用到罪犯的抓捕中,真了不起!」他的研究表明,在擁有100萬人的DNA資料庫中,幾百人甚至上千個有親戚關係的人都可以找出可匹配的血緣關係,這取決於試驗的嚴格程度和所測試的基因類型的罕見程度。但是,這種匹配法也可能將懷疑投向無辜的人,非洲裔美國人將因此背負上不公正的沉重負擔,因為美國監獄里有相當大比例的非洲裔美國人。

格里利說:「這可能會引發新的歧視擔憂。儘管如此,加州對Y染色體的檢測要求是一個不錯的安全措施。不像有些人,我不反對這項技術的使用,尤其是在這樁案件中的使用。」

3 殘酷睡客 -什麼是DNA

殘酷睡客什麼是DNA

 脫氧核糖核酸(DNA)是一種核酸,其中包含一些病毒的遺傳指令用於生物的發展和運作所有已知的生活。對DNA分子的主要作用是信息的長期存儲。 DNA是經常被比作一個藍圖集或一個配方,或代碼,因為它包含需要興建其他組件的細胞,如蛋白質和RNA分子的指示。的DNA片斷,攜帶這種基因的遺傳信息被稱為,但其他DNA序列結構的目的,或在調節這種遺傳信息的使用有關。 

化學,DNA的兩種簡單的單位稱為核苷酸長的聚合物組成,與糖和磷酯鍵加入集團提出骨幹。這兩個方向相反的方向運行,因此彼此反平行。連接到每個糖是四種類型中的一種稱為鹼基的分子。它是沿骨幹編碼信息這四個鹼基序列。此信息讀取使用的遺傳密碼,它指定了在蛋白質的氨基酸序列。讀取的代碼複製到相關的DNA延伸核酸RNA的過程稱為轉錄。 

細胞內的DNA長成有組織的結構,稱為染色體。這些染色體在細胞分裂是重複的,在一個名為DNA複製過程。真核生物(動物,植物,真菌和原生生物)儲存在細胞內的細胞核和它們在線粒體或葉綠體等細胞器,DNA的一些DNA最。與此相反,原核生物(細菌和古細菌)存儲其唯一在細胞質中的DNA。在染色體,染色質組蛋白的蛋白質,如緊湊和組織的DNA。這些結構緊湊引導DNA與其他蛋白質的相互作用,從而幫助控制哪些部分的DNA轉錄。

4 殘酷睡客 -DNA的性質

殘酷睡客DNA的性質
 DNA是一種長的聚合物製成的重複單位稱為核苷酸。 DNA鏈是22至26埃寬(2.2至2.6納米),一個核苷酸單位為3.3(0.33納米)長。雖然每個重複單元是非常小的,DNA的聚合物可以是非常大的分子中含有數百萬的核苷酸。舉例來說,最大的人工染色體,染色體數目1,約220萬個鹼基對長。 

在生物的DNA通常不存在,作為一個單一分子,而是作為該分子是一對緊緊在一起。這兩種長鏈纏繞的藤蔓一樣,在一個雙螺旋形狀。同時包含的核苷酸重複的分子,它保存起來骨幹鏈段,一個基地,這與在其他DNA螺旋鏈的相互作用。鏈接到白糖基地被稱為核苷和鏈接到一個或更多的糖和磷酸基團的基地被稱為核苷酸。如果多個核苷酸連接在一起為在DNA,這種聚合物稱為多核苷酸。 


此圖描繪成染色體DNA的包裝緊密,以及一個DNA分子出脫,以揭示其三維結構。信用:達里爾Leja,NHGRI 的DNA鏈的骨幹是由磷酸鹽和糖殘基交替。在DNA糖2 -脫氧核糖,這是一個戊糖(五碳)糖。該糖是一起由形成相鄰之間的糖環碳原子的第三和第五磷酸二酯鍵磷酸基團。這些不對稱債券意味著DNA鏈的一個方向。在雙螺旋結構的核苷酸鏈中的一個方向是相反的他們在另一條鏈方向:股反平行的'' ''。股DNA兩端的不對稱被稱為5'('' ''五總理)和3'('' ''三首相)結束,與5'端有一個磷酸基端和3'端羥基終端小組。 DNA和RNA之間的一個主要區別是糖,與2 -脫氧核糖的DNA被替代戊糖在RNA核糖取代。 

溝槽


雙胞胎的DNA螺旋鏈形成的骨幹。另一種雙螺旋結構,可發現跟蹤的空間,或溝槽之間的鏈。這些空隙是鄰近的鹼基對,並提供一個結合位點。由於股不相互直接對立的凹槽一側。一溝,大溝,是22寬的,另一方面,小溝,寬為12。在狹窄的小溝意味著,基地的邊緣更多的大溝訪問。因此,如轉錄因子的蛋白質,可以結合到雙鏈DNA特異序列進行接觸,通常在大溝暴露了基地的兩側。這種情況在細胞內不同''(見下文)'',但主要和次要溝槽命名,以反映總是在規模將要觀察,如果DNA是扭成普通乙表格背面的差異在DNA unusual構。 

鹼基配對


債券上的每一個鏈的形式與類型的基地只是一個基本類型的另一條鏈。這就是所謂的互補鹼基配對。在這裡,嘌呤嘧啶形成氫鍵,與A只與T結合,和C鍵只到G這兩個核苷酸結合在一起安排在雙螺旋結構被稱為鹼基對。由於氫鍵不共價鍵,它們可以被打破,回到相對容易。在一個雙螺旋DNA的兩條鏈,因此可以像拉開拉鏈,無論是由一個機械力或高溫。由於這種互補的結果,所有的雙鏈螺旋結構的DNA序列信息是重複的每一條鏈上,這是在DNA複製至關重要。事實上,互補鹼基對之間的這種特定的相互作用是可逆的,對所有的生物體內DNA的功能是至關重要的。 

因此,它既是百分比GC鹼基對和一個DNA雙螺旋結構,確定了兩國之間的DNA鏈的關聯強度的總長度。長的DNA具有高GC含量螺旋具有較強的相互作用鏈,而與短螺旋含量高,有弱相互作用的環節。在生物學上,在DNA雙螺旋結構部件需要,易於分離,如在一些發起人TATAAT Pribnow盒,往往有一個高點的內容,使股容易拉開。在實驗室中,這種相互作用的強度可以測量通過查找值)的溫度所需中斷氫鍵,其熔點溫度(也稱為'' '' 的 Tm。當所有的雙螺旋結構的DNA鹼基對融化,絲在溶液中存在單獨和作為兩個完全獨立的分子。這些單鏈DNA分子有沒有一個共同的形狀,但有些構象比其他人更穩定。 

正義和反義


一個DNA序列被稱為「感覺」,如果它的序列是作為信使RNA副本翻譯成蛋白質相同。相反鏈上的序列被稱為「反義」序列。正義和反義序列都可以存在於同一的DNA鏈的不同部分(即同時包含兩個鏈,反義序列)。在原核生物和真核生物,反義RNA序列的生產,但這些RNA的功能是不完全清楚。一個建議是,反義RNA是通過調控RNA的RNA的基因表達相應的配對工作。 

原核生物和真核生物中少數DNA序列,並在質粒和病毒更多,有重疊的模糊基因的正義和反義鏈之間的區別。在這種情況下,一些DNA序列做雙重責任,編碼一種蛋白質,當陪讀一鏈,第二個蛋白質時,在沿相反方向的另一條鏈閱讀。在細菌中,這種重疊可能是在基因轉錄調控有關,而在病毒,重疊基因增加信息,可以在病毒基因組編碼的小數額。 

超螺旋


DNA可以被扭曲,就像是一個過程稱為DNA超螺旋繩。在其「放鬆」狀態的DNA,一鏈,通常在每圈10.4個鹼基對雙螺旋軸,但如果是扭曲的DNA鏈變得更緊密或更鬆散的傷口。如果DNA是在扭曲的螺旋方向,這是積極的超螺旋,和基地舉行更緊密地在一起。如果他們是在相反的方向扭曲,這是負超螺旋,和基地分開來更容易。在自然界中,大部分DNA有輕微的負超螺旋是由一種叫做拓撲異構酶酶介紹。這些酶還需要強調,以紓緩扭成DNA鏈中引入如轉錄和DNA複製過程。 

DNA結構的替代


DNA的存在於許多,其中包括一個與DNA,B型DNA和Z型DNA的形式可能的構象,雖然只有B - DNA和Z型DNA的功能已被直接觀察到的生物體。 

第一個發表的報告的A - DNA的X射線衍射圖和也在B - DNA的基礎上使用帕特森變換分析那些為導向的DNA纖維只有數量有限的結構信息。另一種分析,然後提出了威爾金斯''等。'',於1953年,為在體內''的B - DNA的X射線衍射/高含水DNA纖維散射模式在廣場上的Bessel函數''。在同一期雜誌上,沃森和克里克提出了他們的DNA的X射線衍射分析,分子模擬表明,其結構是一個雙螺旋。它不是一個定義良好的結構,但相關的DNA構象的,在高水化水平目前在活細胞中發生的家庭。其相應的X -射線衍射和散射模式的特點與分子paracrystals很大程度的紊亂。 

相比到B - DNA的一個- DNA的形成是一個更廣泛的右手螺旋淺,小溝寬和窄,深的大溝。在一個形式出現,下部分的DNA樣本脫水非生理條件,而在它可能產生的DNA和RNA鏈混合配對以及在酶- DNA複合物,細胞。其中的DNA鹼基被甲基化化學改性段可能發生較大的變化,在構型,並採用Z型。在這裡,轉有關股左手螺旋的螺旋軸,更常見的B的形式相反。這些不尋常的結構可以識別特定的Z - DNA結合蛋白,可能是在轉錄調控。 

四鏈結構


在線性染色體末端的DNA稱為端粒的專門區域。這些地區的主要功能是讓細胞染色體末端複製的酶,利用正常的DNA複製不能複製的極端3對染色體末端端粒的酶。這些專門蓋還有助於保護染色體DNA的兩端,並阻止他們當作予以糾正損害在細胞的DNA修復系統。在人類細胞中,端粒通常是單鏈DNA序列包含數千TTAGGG序列的簡單重複。 

這些鳥嘌呤豐富的序列可以形成穩定的套疊四個基本單位,而不是通常其他DNA分子的基地,對發現,染色體末端的結構。在這裡,四個鳥嘌呤鹼基形成一個平板,這些單位四基件,那麼堆棧彼此頂部,形成一個穩定的'' G -四''結構。這些結構是穩定的氫之間的基地邊和一個在每個四壘中心金屬離子螯合機鍵。其他結構也可以形成,隨著中央四個基地,無論是從各地的單鏈摺疊基地,或幾個不同的平行,每一個基地做出貢獻的中央結構來設置。 

除了這些堆疊的結構,端粒也形成大循環結構,稱為端粒循環,或T -循環。在這裡,單鏈DNA的捲髮中端粒結合蛋白長期穩定一圈。在T型循環的最後,單鏈DNA的端粒舉行走上了雙鏈DNA端粒破壞地區的雙螺旋DNA和鹼基配對的兩股的一個分支。這三股結構稱為循環位移或D -環。分支DNA可用於納米技術來構造的幾何形狀。

5 殘酷睡客 -DNA的化學修飾


 

相應的修改


基因的表達受DNA是如何在染色體包裝的影響,稱為染色質的結構。相應的修改,可以參與包裝,與各區域有低或無基因的表達通常含有甲基化的胞嘧啶鹼基高的水平。例如,胞嘧啶甲基化,產生5 -甲基化,這是X染色體失活的重要。平均水平的甲基化之間變化的生物體 - 線蟲,蠕蟲'' ''缺乏胞嘧啶甲基化,而脊椎動物有較高的水平,高達1其包含5%的DNA甲基化。儘管5 -甲基化的重要性,它可以deaminate離開胸腺嘧啶基地,甲基化胞嘧啶因此特別容易發生突變。其他賤金屬修改包括腺嘌呤甲基化的細菌,5 hydroxymethylcytosine在大腦中存在,和尿嘧啶糖基化生產的「J -基地」kinetoplastids。 

損傷


DNA可以被破壞,許多種類的誘變劑,改變了DNA序列。誘變劑包括氧化劑,烷基化劑,也是高能量,如紫外線和X -射線的電磁輻射。類型的DNA損傷產生取決於誘變劑的類型。例如,紫外線能破壞產生胸腺嘧啶二聚體,這是兩岸之間的聯繫嘧啶鹼基的DNA。另一方面,如自由基或過氧化氫氧化劑生產基地的修改,包括多種形式的損害,尤其是鳥苷,和雙鏈斷裂。一個典型的人類細胞包含大約15萬遭受氧化損傷基地。其中的氧化損傷,最危險的是雙鏈斷裂,因為這些都是難以修復並能產生點突變,插入和刪除的DNA序列,以及染色體易位。 

許多誘變到兩個相鄰的鹼基對之間的空間合適,這就是所謂的'' ''插。大多數intercalators是芳香族和平面分子,包括溴化乙錠,柔紅霉素,阿黴素。為了一intercalator適合鹼基對之間,基地必須分開,由雙螺旋的DNA鏈扭曲平倉。這抑制了轉錄和DNA複製,引起毒性和基因突變。結果,往往是致癌物質的DNA intercalators和Benzodiol環氧化物,吖啶,黃曲霉毒素和溴化乙錠是眾所周知的例子。然而,由於其能抑制DNA的轉錄和複製,其他類似的毒素,也可用於化療抑制癌細胞快速增長。

6 殘酷睡客 -DNA的生物學功能

殘酷睡客DNA的生物學功能

 作為線性DNA的染色體通常發生在真核生物中,在原核生物和環狀染色體。在一套染色體的細胞構成的基因組,人類基因組有大約30億到46條染色體DNA鹼基對排列。以DNA攜帶的信息保存在所謂基因的DNA序列件。 

人體細胞通常含有23對染色體,46條染色體的每個單元格中總計。 在基因遺傳信息的傳輸是實現通過互補鹼基配對。例如,在轉錄,當一個細胞中的基因使用的信息,被複制的DNA序列互補的RNA序列成之間通過DNA和RNA的核苷酸正確的吸引力。通常,這種RNA複製,然後用於製造過程中的一個匹配的蛋白序列稱為翻譯於RNA的鹼基之間的相互作用取決於相同。另外,一個細胞可以簡單地複製其稱為DNA複製過程的遺傳信息。這些函數的詳細情況包括在其他物品,這裡我們著重DNA與其他分子介導的基因組功能之間的相互作用。 

基因和基因組

基因組DNA是位於真核生物細胞核以及線粒體和葉綠體中的少量。在原核生物中,DNA是內舉行一個不規則狀體在細胞質中被稱為類核。在一個基因組遺傳信息的基因內舉行,而這一套完整的有機體的信息稱為它的基因型。基因是遺傳單位,是影響區域的DNA中的一個有機體的個性特徵。基因含有一個開放閱讀框,可轉錄,以及如啟動子和增強,它控制的開放閱讀框的轉錄調控序列。 

在許多物種中,只有一對基因編碼的蛋白質序列總數的一小部分。例如,只有約1.5%的人類基因組包含蛋白編碼外顯子,有超過50人的非編碼DNA的重複序列組成的%。對於這麼多的非編碼DNA在物種間的真核基因組和基因組大小差異非凡,或'' C值'',存在的原因,代表了長期存在的謎題被稱為「C值謎。」然而,DNA序列不代碼編碼蛋白質的功能仍非編碼RNA分子,它們在基因表達調控有關。 

一些非編碼DNA序列在染色體結構發揮作用。端粒和著絲粒通常包含幾個基因,但對染色體的功能和穩定的重要。一種非編碼的DNA在人類豐富的形式是假,這是基因突變已被禁用的副本。這些序列通常只是分子化石,雖然他們偶爾作為原料的新基因,通過基因重複和分化過程中創造的遺傳物質。 

轉錄和翻譯


一個基因是DNA序列,其中包含的遺傳信息,並可以影響生物體的表型。在一個基因,沿著DNA鏈的鹼基序列定義了一個信使RNA序列,然後定義一個或更多的蛋白質序列。基因之間的核苷酸序列和蛋白質的氨基酸序列的關係,是由被稱為翻譯遺傳密碼共同規則。遺傳代碼由三個字母'字'稱為'' ''密碼子由三個核苷酸(如法令,冠狀動脈造影,內部講師)序列組成。 

在轉錄,一個基因的密碼子被複製成信使RNA的RNA聚合酶。這種RNA複製,然後由核糖體解碼讀取通過鹼基配對的信使RNA的轉運RNA,它帶有氨基酸RNA序列。由於有4 3個字母的組合基地,有64個可能的密碼子( 4 ^ 3 組合)。這些標準編碼二十氨基酸,使大多數氨基酸多個可能的密碼子。還有三個'停止'或'廢話'標誌著該密碼子編碼區結束,這些都是乙醯胺,熱重和TAG密碼子。 

複製

細胞分裂是必不可少的一個生物體生長,但是當一個細胞分裂它必須複製其基因組DNA,使兩個子細胞具有相同的父母的遺傳信息。 DNA的雙鏈結構,DNA複製提供了一個簡單的機制。在這裡,兩股分開,然後每一條鏈的互補DNA序列是由一種酶稱為DNA聚合酶重建。這種酶使通過找到正確的鹼基通過互補鹼基配對,並把它原來的鏈結合的互補鏈。由於DNA聚合酶只能延長DNA鏈在5'到3'方向,不同的機制用於複製的雙股螺旋的反平行。通過這種方式,對老股基支配的基礎上出現的新鏈,細胞最終以完美的DNA複製。

7 殘酷睡客 -DNA與蛋白質相互作用


所有功能的DNA與蛋白質相互作用的依賴。這些蛋白質相互作用,可非特異性,或蛋白可特異性結合到一個單一的DNA序列。酶還可以與DNA結合而其中,該副本的聚合酶在轉錄和DNA複製的DNA鹼基序列尤為重要。 

DNA結合蛋白


蛋白質與DNA結合的結構是眾所周知的非特異性DNA -蛋白質相互作用的例子。在染色體,DNA是關押在結構蛋白複合物。這些蛋白質稱為染色質組織成一個結構緊湊的DNA。在真核生物DNA結合這一結構涉及到複雜的小型鹼性蛋白質稱為組蛋白,而在原核生物的蛋白質多種類型的參與。組蛋白構成一個圓盤形狀複雜的稱為核小體,它包含兩個由於其表面包裹雙鏈DNA完全打開。這些非特異性相互作用的基本形成,通過離子殘留的債券,以使糖的酸性磷酸骨幹組蛋白的DNA,因此大部分的鹼基序列無關。這些鹼性氨基酸殘基的化學修飾,包括甲基化,磷酸化和乙醯化。這些化學變化改變之間的DNA與組蛋白相互作用的強度,使更多或更少的DNA轉錄因子和接觸到的轉錄變化率。其他非特異性DNA結合的染色質蛋白有高遷移率族蛋白,它結合彎曲或扭曲的DNA。這些蛋白是核小體陣列和彎曲成較大的結構安排構成染色體他們重要的。 

一種DNA結合蛋白組是不同的DNA結合的特異性結合的單鏈DNA的蛋白質。在人類中,複製蛋白A是最了解這個家庭的成員,並在那裡的雙螺旋結構過程是分開的,包括DNA複製,重組和DNA修復。這些結合蛋白似乎是穩定的單鏈DNA的形成,保護干循環或它被核酸酶降解。 

相比之下,其他蛋白質已經發展到特定DNA序列結合。最深入研究了這些不同的轉錄因子,它是蛋白質,調節轉錄。每個轉錄因子結合到一組特定的DNA序列並激活或抑制這些基因序列已接近其發起人轉錄。轉錄因子做這兩種方式。首先,他們可以結合的RNA聚合酶轉錄負責,無論是直接或通過其他中介的蛋白質,這地處聚合酶啟動子,並允許它開始轉錄。此外,轉錄因子結合酶,可以修改啟動子的組蛋白,這將改變模板的DNA聚合酶無障礙。 

由於這些DNA的目標可以發生在整個生物體的基因組,一個類型的轉錄因子活性的變化會影響成千上萬個基因。因此,這些蛋白質通常的信號轉導過程的控制目標,對環境變化的反應或細胞分化和發育。對這些轉錄因子與DNA的互動特異性來自進行多次接觸,對蛋白質的DNA鹼基的邊緣,使他們能夠「讀」的DNA序列。這些基相互作用的大多是在大溝,那裡的基地是最容易獲得。  

核酸和連接酶


核酸的酶,減少催化磷酸二酯鍵水解的DNA鏈。從DNA鏈的末端被稱為核酸外切酶水解核苷酸,而核酸內切酶切割內股。在分子生物學中最常用的核酸是限制內切酶,它切割DNA的特定序列。例如,EcoRV酶左圖所示承認6鹼基序列為5' - GAT的|空管- 3',打造了一個垂直的線切割。在自然界中,這些酶保護消化時,噬菌體DNA進入細菌細胞,作為採取行動限制修飾系統的一部分,對噬菌體感染細菌。在技術方面,這些序列特異性核酸用於分子克隆和DNA指紋圖譜。 

酶稱為DNA連接酶可以重新切割或破碎的DNA鏈。連接酶尤其在滯后鏈DNA複製重要,因為它們聯合起來的DNA複製叉在製作成一個完整的DNA為模板複製的片段。他們還用在DNA修復和基因重組。拓撲異構酶所需要的許多涉及DNA的過程,如DNA複製和轉錄。這些酶是必不可少的大多數進程需要訪問其中的酶的DNA鹼基。 

聚合酶


聚合酶的酶,三磷酸核苷合成的多核苷酸鏈。其產品序列多核苷酸鏈是現有副本 - 這是所謂的'' ''模板。這些酶的功能,加入到3'的DNA鏈上一個核苷酸的羥基核苷酸。因此,所有工作在5聚合酶'到3'方向。在這些酶的活性部位,傳入的核苷三磷酸鹼基對到模板:這允許聚合酶準確的模板合成互補鏈。聚合酶分類根據他們所使用的模板類型。 

在DNA複製,DNA依賴的DNA聚合酶作出的DNA序列的拷貝。精度在這個過程中是至關重要的,所以這些聚合酶許多有校對活性。在這裡,聚合酶承認,在由基之間的不匹配的鹼基配對合成反應缺乏偶爾失誤。如果檢測到不匹配,3'到5'外切酶活性被激活,刪除不正確的基礎。在大多數生物的DNA聚合酶在一個大型複雜的函數調用的複製體,它包含多個附件,如亞基的DNA解旋酶或鉗。 

依賴於RNA的DNA聚合酶是一種聚合酶的複製一個到DNA序列的RNA鏈的專業類。它們包括逆轉錄酶,它是一種病毒酶在細胞的逆轉錄病毒感染的參與,而端粒酶,這對端粒複製所必需的。端粒酶是一個不同尋常的聚合酶,因為它包含結構的一部分作為其自身的RNA模板。 

8 殘酷睡客 -DNA遺傳重組


螺旋的DNA通常不與其他的DNA片段,並在不同的人體細胞染色體甚至佔據所謂的「染色體領土」核不同的領域。這種不同的染色體物理分離是很重要的DNA的能力,作為一個信息stable庫,作為一個互動幾次染色體染色體交叉是在重組時。染色體交叉是當兩個DNA螺旋斷裂,掉一節,然後重新加入。 

重組使染色體遺傳信息交換,併產生新的基因組合,從而增加了自然選擇的效率,並且能在快速發展的重要的新的蛋白質。基因重組也可以參與DNA修復,特別是在細胞的反應,雙鏈斷裂。 

染色體交叉的最常見的形式是同源重組,其中涉及的兩個有著非常相似的序列的染色體。非同源重組會損害我們的細胞,因為它可以產生染色體易位和遺傳異常。重組反應催化重組酶為'' ''稱為酶,如RAD51的。 

在重組的第一步是雙鏈中可通過內切酶破壞或損壞的DNA造成的。一部分中催化重組一系列步驟,然後導致了兩個螺旋參加由至少一個霍利迪交界處,其中每一個螺旋單鏈段在其他螺旋退火的互補鏈。霍利迪交界處的交界處,是一個四面體結構,可沿一對染色體交換另一股感動。重組反應,然後停止由交界處,重新公布DNA連接斷裂。 

DNA的進化


DNA攜帶的遺傳信息,使所有現代生活的東西發揮作用,生長和繁殖。不過,目前還不清楚如何長在生命的DNA 40億年的歷史進行了這個功能,因為它已被提出,最早的生命形式可能作為其遺傳物質核糖核酸。 RNA可能已經擔任了早期細胞的新陳代謝,因為它可以同時傳遞遺傳信息並進行部分作為核酶催化的核心部分。 

這個古老的世界里,RNA的核酸都將被用於催化和遺傳學可能影響當前遺傳四種鹼基的代碼的演變。這將發生以來,在這樣的一個有機體不同的基地數量之間的權衡是增加複製的準確性基地人數較少和增加核酶的催化效率大量基地。 

不幸的是,古老的遺傳系統沒有直接的證據,因為大多數化石DNA的復甦是不可能的。這是因為DNA會在環境中存活不到一億年前,在溶液中慢慢進入短片斷下降。老年人的債權已經作出的DNA,最引人注目的是對從鹽晶體二點五〇億年老可行的細菌分離的報告,但這些說法是有爭議的。 

9 殘酷睡客 -DNA和技術

基因工程


方法已發展到凈化,如苯酚,氯仿提取生物,DNA和操縱,如限制摘要和聚合酶鏈反應實驗室,它。近代生物學與生物化學使重組DNA技術密集的使用這些技術。重組DNA是一種人造DNA序列已經從其他的DNA序列組裝。它們可以在質粒轉化形式或以適當的格式,通過使用病毒載體轉入生物體。轉基因生物生產的可用於生產重組蛋白等產品,在醫學研究中使用,或在農業種植。 

取證


法醫科學家可以利用血液中的DNA,精液,皮膚,唾液或頭髮在犯罪現場發現,確定了個人,如肇事者匹配的DNA。這個過程被稱為基因指紋,或者更準確地說,DNA圖譜。在DNA分析,變截面,如重複的DNA短串聯重複序列和微型衛星,長度,人與人之間進行比較。這種方法通常是用於標識匹配的DNA非常可靠的技術。然而,鑒定可能會很複雜,如果場景與DNA的污染,從幾個人。 DNA圖譜開發於1984年由英國遺傳學家亞歷克傑弗里斯爵士,並首次在法醫學用於在1988年定罪恩德比謀殺案科林皮奇福克。 

某些類型的罪行而被定罪的人可能被要求提供一個資料庫的DNA樣本。這有助於研究人員解決老案件,是只有一個DNA樣本是從現場獲得的。 DNA圖譜也可以用來識別大規模傷亡事件的受害者。在另一方面,許多人已經被定罪的釋放對DNA技術,這是犯罪時沒有原先承諾的基礎上監獄。 

生物信息學


生物信息學涉及的操縱,搜索和數據挖掘的DNA序列數據。該技術的開發,存儲和搜索的DNA序列,導致在計算機科學中廣泛應用的進步,特別是字元串搜索演算法,機器學習和資料庫理論。搜索字元串或匹配演算法,發現裡面的一個較大的字母順序字母的順序出現,開發,以尋找特定的核苷酸序列。在其他應用程序,如文本編輯器,這個問題通常就夠了,甚至簡單的演算法,但這些演算法的DNA序列導致展出近最壞情況下的行為,由於其獨特的人物小數目。序列比對的目的是找出相關的問題並找到同源序列,使他們不同的特定的突變。這些技術,特別是多序列比對,是用來學習親緣關係和蛋白質功能。代表數據集的全部基因組DNA序列,如人類基因組計劃生產的,價值難以使用沒有說明,這標籤上的每一個染色體基因和調控元件的位置。地區的DNA序列有蛋白質或RNA編碼基因可以通過基因發現演算法,使研究人員預測特定基因在生物體產品即使存在之前,他們已經被隔離實驗確定相關的特徵模式。 

DNA納米技術


DNA納米技術利用DNA和其它核酸創建自組裝和有用的屬性分支DNA複合物的獨特的分子識別性能。因此,使用DNA是作為結構材料,而不是作為一種生物信息的載體。這導致了二維周期格創作(包括瓦,以及基於使用的「DNA摺紙法」),以及在多面體形狀的三維結構。納米機械裝置和演算法的自組裝也已證明,這些DNA結構已被用於模板,如黃金納米粒子和蛋白質鏈的其他分子的排列。 

歷史學與人類學


由於DNA突變收集隨著時間的推移,然後再繼承,它包含的DNA序列進行比較和歷史信息,遺傳學家可以推斷生物,其親緣關係的進化史。這種系統學領域是在進化生物學的有力工具。如果在一個物種的DNA序列進行比較,人口遺傳學家可以了解特定人群的歷史。這可廣泛用於從生態遺傳學,人類學的研究,例如,DNA證據被用來嘗試找出十大失落的以色列部落。 

基因也被用來看看現代家庭之間建立的關係,如薩莉Hemings和托馬斯傑弗遜的後裔家庭關係。這種用法是密切相關的DNA在刑事調查中使用的詳細以上。事實上,有些已經解決了刑事調查時,從犯罪現場的DNA相匹配的有罪有個別親戚。 

10 殘酷睡客 -DNA研究的歷史


DNA是由瑞士首次分離醫生弗里德里希Miescher誰,在1869年發現的被丟棄的手術繃帶,膿微觀物質。由於它在細胞的細胞核居住,他把它稱為「核素」。 1919年,太陽神列文確定的基地,糖和磷酸核苷酸單位。列文認為,DNA的核苷酸單位的聯繫,通過磷酸基團共同組成的字元串。不過,列文認為鏈短,在一個固定的順序重複的基礎。 1937年威廉阿斯特伯里生產出第一台X射線衍射分析表明,該基因有規則的結構。 

1928年,弗雷德里克格里菲思發現,「平穩」的形式特徵肺炎球菌'' ''可轉移混合與活「粗」的形式殺「順利」細菌的「粗」的形式同樣的細菌。該系統首次提供了清晰的建議進行的DNA遺傳信息的埃弗里-麥克勞德-麥卡蒂實驗,奧斯瓦爾德埃弗里時,與同事一起科林MacLeod和Maclyn麥卡蒂,在1943年確定為原則轉化的DNA。 DNA的遺傳作用在被證實於1952年,阿爾弗雷德赫爾希和瑪莎蔡斯在赫希-蔡斯實驗表明,DNA是遺傳物質的T2噬菌體。 

1953年,詹姆斯D ·沃森和克里克提出了現在的第一個正確的雙螺旋DNA結構模型在自然雜誌上'' ''接受。由羅莎琳德富蘭克林和雷蒙德戈斯林1952年5月,以及認為是DNA鹼基配對的信息也獲得歐文查戈夫在過去幾年通過私人通信。查戈夫的規則中發揮了建立對B - DNA雙螺旋結構配置為A - DNA的以及非常重要的作用。 

實驗證據支持沃森和克里克模型發表在5文章中的''自然''系列相同的問題。其中,富蘭克林和Gosling的文件是他們自己的X -射線衍射數據和獨到的分析方法的第一個出版物,部分支持了沃森和克里克的模型,這個問題還載有一對DNA結構的威爾金斯和他的兩位同事的文章,他們的分析和'' ''在體內的B - DNA的X射線模式也支持在體內的存在'' ''的雙螺旋DNA作為其提出的雙螺旋DNA分子模型克里克和沃森的配置前兩頁的''自然''。 1962年,在富蘭克林去世,沃森,克里克和威爾金斯共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。不幸的是,諾貝爾獎規則只允許居住的受助人,但激烈的辯論誰應獲得的發現信貸繼續。 

在一個有影響力的演講,1957年,克里克奠定了分子生物學的「中心法則」,這預示與DNA,RNA和蛋白質的關係,闡明了「適配器假說」。的複製機制,是由雙螺旋結構隱含的最終確認之後於1958年通過梅塞爾森-斯塔爾實驗。克里克和同事通過進一步的工作表明,該基因編碼的非重疊的基地,稱為密碼子的三胞胎,讓喀拉Gobind Khorana,羅伯特W ·霍利和馬歇爾沃倫尼倫伯格破譯遺傳密碼的基礎。這些結果代表了分子生物學的誕生。 

11 殘酷睡客 -骨骼DNA檢驗技術

DNA檢驗是現代法庭科學技術中一朵閃亮的奇葩,為人類識別不同個體提供了可靠的技術選擇。即使是蛛絲馬跡,現代警方也能利用DNA技術找出真正的罪犯,令案犯伏首。但是,當案件中只有白骨留存時,DNA技術就顯得較蒼白,世界各國法醫學家都希望在骨骼檢驗中也能利用DNA技術,得到準確結論。可喜的是,這個世界性的難題最近已被中國公安的科研人員順利攻克。

傳統的DNA檢驗方法是將人體細胞通過蛋白酶消化后破裂細胞膜,釋放出細胞中的DNA,然後通過沉澱的方法將DNA沉澱出來,最後溶解後進行DNA擴增和其他操作,通過檢測儀器將所擴增的DNA片段顯現出來,最後根據遺傳學原理分析檢測結果得到檢驗結論。

當使用同樣的方法對骨骼中的骨細胞操作時,由於骨松質細胞和其他組織細胞不同,在堅硬的骨骼網架結構中存在,就如同植物細胞具有緻密的細胞壁一樣。傳統的提取與消化方法不能奈何這種保護下的骨骼細胞,必須使用新的方法才能使骨骼細胞中的DNA從結構中遊離出來,但遊離的同時,恐怕DNA脆弱的雙鏈不能經受劇烈震蕩和強烈的化學作用,所以這就要求必須採用一種相對溫和的提取方法。

經過大量實驗篩選和總結,國家公安部物證鑒定中心課題組選擇了CTAB作為提取骨骼DNA緩衝液的主要成分。CTAB是一種高分子化合物,中文全稱為「十六烷基三甲基溴化胺」,它具有很強的消化能力,能夠破壞植物的細胞壁和細胞膜。採用CTAB作為裂解骨骼組織的緩衝液,可以充分將骨組織細胞膜破壞,釋放出DNA。

技術人員拿到從現場發現的骨骼,首先用手術刀片刮除骨骼表面的異物,在紫外光下照射1小時,去除骨骼表面可能存在的細菌,隨後用電動鋸片打開骨骼表面,露出骨骼里的骨松質層,鑽取適當的骨松質,經過CTAB提取緩衝液進行裂解后,使用等體積的氯仿進行萃取,將得到的DNA成分進行純化。 

 經過純化后的DNA提取液需要再次磁珠純化處理,磁珠在特定液體環境下與DNA吸附,在磁場的作用下被固定在離心管一邊,只有DNA與磁珠結合在一起的部分被保留下來,然後使用特定洗脫液清洗,最後使用雙蒸水將DNA溶解下來,這時磁珠與DNA脫離,DNA留存在液體中,這就得到了純化好的、高質量的骨骼DNA樣本。

新的骨骼DNA提取技術充分考慮了骨骼DNA本身的特點,可靠性高,在許多案件偵破中得到了應用,解決了案件中發現的屍骨的身源認定問題。2003年,該課題獲得了公安部科技進步一等獎,相關的學術論文已被國際法醫權威學術刊物《國際法庭科學雜誌》錄用,這也說明中國在此技術上已取得了領先地位。

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