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a.
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核苷酸
(nucleotide) 由三部分構成： (磷酸)- 5'
[五碳糖] 1'-{鹼基} (見 圖 1) |
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NF1 |
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圖
1
核苷酸的分子組成 |
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核苷酸
是由三部份構造所組成，每一部份又可有數種選擇；例如五碳糖部分，可能是核糖 (ribose) 或是去氧核糖 (deoxyribose)，此種差別造成了 DNA 與
RNA 在性質與構造上的不同。 我們所常見的 ATP
分子，是含有核糖，若核糖改成去氧核糖，則寫成 dATP。上圖只是畫出大略的構造關係，請自行在課本上找出確實的分子構造，要能自己默寫出詳細構造才可以；尤其各種鹼基之間，以氫鍵連結的配對情形，一定要十分清楚。
生命的奧祕，幾乎盡藏於此。 |
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核苷酸除去磷酸後成為
核苷 (nucleoside)：
[五碳糖] 1'-{鹼基} |
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(1)
五碳糖 可以是 核糖
(ribose) 或者是 去氧核糖 (deoxyribose)，造成
DNA 與 RNA 的差別。 |
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(2)
鹼基 分成 purine (A, G) 及 pyrimidine
(T, C, U) 兩大類，T 與 U 極相似。 |
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(3)
核苷 的核糖 (五號碳上)
可接一至三個磷酸，成為核苷酸，如 AMP, ADP 或 dATP。 |
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■
象形文字 [核 (鹼基) -
苷 (五碳糖) -
酸 (磷酸)] |
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◆
B-Form
DNA (完全解析一條 DNA 的立體構造，要 Chime) |
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◆
DNA Structure
(UMass 的 DNA
構造教學整體目錄，要 Chime) |
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b.
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核酸： |
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前一個核苷酸的
3'-OH 端，與次一核苷酸的 5'-磷酸反應，以磷酸二酯鍵結合，接成巨分子核酸。
其中五碳糖為核糖者，即為核糖核酸 RNA；若為去氧核糖，則為去氧核糖核酸
DNA。一般而言 DNA 為雙股核酸長鏈；RNA 多為單股。 DNA
分子中，A 的數目必等於 T；而 G 數等於 C，稱為 Chargaff
定律。 |
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■ Nucleotide 單位以雙磷酯鍵連結
[Nucleotide 3'-(OH) → 5'-(PO4)] |
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◆
Base
pairs, H-bonds (UMass 的 DNA
構造教學，本圖特別強調鹼基配對，要 Chime) |
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(1)
雙螺旋的一股是 5'→3' 方向，另一股則以 3'→5'
方向與之互補。 |
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■
核酸長鏈的寫法：有方向性
(注意 5'→3'
方向與磷、醣、鹼位置) |
| |
■
兩股核酸的方向相反 (像馬路的雙線有一定遵循方向) |
| |
◆
Ends,
Anti-parrel (UMass 的 DNA
構造教學，本圖特指出方向性，要 Chime) |
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|
(2)
雙螺旋分子呈不對稱扭曲，因而產生有大的凹谷 (large
groove, 下圖 L) 及較小的凹谷 (small groove, 下圖
s)；一個如此的扭曲單位，含有 10.5 鹼基對，其長度有
36 埃 (1 埃 = 0.1 nm)。 |
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■ 10.5 bp 組成一個重複單位
(有扭曲現象： grooves) |
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(3)
磷酸脊骨在中性 pH 下，會帶有許多負電荷，導致兩股
DNA 相互排斥分離而變性，要加入鎂離子穩定之，是故
DNA
不能溶在純水中。真核細胞核中有帶強正電性的組織蛋白
(histone)，與 DNA
結合成複雜結構，並中和掉核酸的負電性 (nucleosome)。 |
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|
(4)
DNA 分子因其含水的多寡，可分成 A 及 B 兩型，另有 Z
型 DNA 是實驗室的產物。 |
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◆
DNA Structure
(OMM Exhibits
顯示 A, B, Z 三種 DNA 構造，要 Chime) |
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c.
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雙螺旋
(double helix)： |
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|
DNA
分子由兩股核酸捲繞而成，磷酸脊骨露在外側，鹼基在內以
A＝T 及 C≡G
配對，經由氫鍵結合，兩股並相互扭曲形成雙螺旋；自然界中多屬右手旋者。 |
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◆ DNA
50 (BBC News 紀念發現 DNA 五十週年) |
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◆
The
Secondary Structure of DNA (DNA
立體構造教學，相當清楚，要 Chime) |
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◆ Nucleotides:
The Building Blocks of DNA
(鹼基配對的立體教學，相當清楚，要 Chime) |
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◆ The Double Helix
(Watson
的爭議性名著); Nature: 50 years
of DNA: Nature (1953) 171: 737 的原文 |
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◆ The
DNA Molecule is Shaped Like a Twisted Ladder (CSHL：雙螺旋的發現基礎
中文版) |
| |
◆ Salk
Institute
(Crick
掌管的有名研究機構); Cold Spring Harbor Laboratory
(Watson 主持的
Watson School) |
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◆
發現
DNA 構造的故事; Secret of
photo 51 (Public Broadcasting Service) |
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d.
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三級構造： |
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DNA
的長條核苷酸序列為一級構造，雙螺旋為二級構造，雙股
DNA 分子可能會捲繞成超捲曲 (supercoiling)
三級構造；這些分級都是為了說明方便，但超捲曲構造的確可以幫助大量的
DNA 擠進小小的細胞核中，而且使得 DNA
的立體構造有所變化。環狀的質體 DNA
有明顯的三級構造，以下是以 105 bp
的環狀質體說明之。 請參閱下圖 Voet et al. 所著 Fundamental of
Biochemistry (1999) p.733, Figure 23-9。 |
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(1)
Fig. 23-9 左圖： |
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雙螺旋
DNA 的兩股分子之間，以 10.5 對鹼基的長度為重覆單位，互相交叉一次，這樣的重覆單位稱為
twist (T)；因此 105 bp 長的 DNA，就有 10 個交叉處 (T)。而這兩股扭曲
DNA 的立體交叉處稱為 linking，其數目稱為 linking number (L)；普通的長條狀 DNA 每相互 twist 一次，自然就有一次
linking (上圖)，故 T = L，10 個 T 有 10 個 L；故 L = 10, T = 10，而此
DNA 是平攤的，沒有再次捲繞，以 W (writhing) = 0 表示。 |
| |
(2)
Fig. 23-9 上排中及右圖： |
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但若把此段
DNA
頭尾相接捲繞成環狀，則因其分子內鍵角的緊張無法舒解，除非先解開一次扭曲
(T = 9)，否則不容易形成完整的環狀構造；但因為解開了一次扭曲，因此扭曲與交叉都少一次，L
= 9, T = 9；而此環狀 DNA 還是平攤開的，故 W = 0。 |
| |
(3)
Fig. 23-9 下排中及右圖： |
| |
上述環狀
DNA 的 T 減為 9，比原來的 T = 10 少掉 1 (-1)；若此環狀
DNA 要保持原來的扭曲數目 T (10)，則此相差數目，必須用三級構造的超捲曲
(W) 來補足，以 L = T + W 式表之 (W = -1)；也就是說，若此環狀
DNA 沒有先解開一個扭曲，則必須整個環狀 DNA
逆向捲繞一次，以便彌補之。 若 W 為正 (即 L > T)，則形成
positive supercoil，為左手旋超捲曲構造；若 W
為負值，則為右手旋 (negative supercoil)。 |
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■ L = T + W (supercoiling 的數目)
(超捲繞可以解除核酸分子的緊張) |
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◆ DNA
is Packed in a Chromosome (CSHL：DNA
與 histone 的連結
中文版) |
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e.
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Palindrome： |
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是一段特殊的鹼基序列，其特徵是在同一股
DNA 上，其 鹼基序頭尾互補，例如 GAATTC 為
EcoRI 限制脢
(restriction enzyme) 的辨認位置。
這種互補排列可能會在同一條分子內發生鹼基配對，而形成
十字型
(cruciform) 的 DNA 三級構造，可做為蛋白質辨認 DNA，或與
DNA 結合的信號；另外有利於打開 DNA (breathing)，更方便上述蛋白質的辨認與結合。但蛋白質也可以不打開雙股
DNA，而直接辨認各種鹼基對的外側原子排列。 |
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■ Palindrome, EcoRI, sticky ends
(專一性的核酸水解酵素) |
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f.
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質體
(plasmid)： |
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DNA
多存在細胞染色體上，但許多細菌的染色體外，也有一些獨立的小分子
DNA，稱為質體。 質體是雙股環狀 DNA，常態下是以超捲曲的三級構造存在，帶有某些遺傳信息，可進出細菌菌體，是
基因操作 的重要
載體 (vector)。 |
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■
質體可以在宿主細菌間進出
(也帶有遺傳訊息 如抗藥性) |
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■
質體可接受外來的基因 (也可表現此外來基因) |
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g.
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RNA： |
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RNA
分為信息 RNA (mRNA)、傳送 RNA (tRNA) 及核糖體 RNA (rRNA)，其活動全部與蛋白質合成
(轉譯 translation) 有關。 由於 RNA 為單股分子，長條狀的脊骨活動自由，且有複雜的分子內鍵結，故分子構形較為特殊而多樣，可能具有催化活性
(ribozyme)。現今多認為地球上最早進行複製的巨分子可能是
RNA；但因為 RNA 分子構造不十分安定，後來便演化出 DNA
作為信息貯藏分子，因而造就了今日 Central Dogma
的主流。 |
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◆ RNA
is an Intermediary between DNA and Protein (CSHL：
如何發現 RNA 轉譯蛋白質
中文版) |
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◆ Some
Viruses Store Genetic Information in RNA
(CSHL：
逆向轉錄的發現 中文版) |
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◆ RNA
is the First Genetic Molecule (CSHL：
Stanley Miller 如何預測第一個巨分子
中文版) |
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h.
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基因表現： |
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一段基因的兩股
DNA 之中，只有其中之一可轉錄成 mRNA，這一股稱為 template
或 (-) strand，另一股則稱為 nontemplate
或 (+) strand；其表現的調控決定於此段基因之前的 DNA
序列 (promotor 或 enhancer 等)。 而 anti-sense RNA
是以人為的方法，使 (+) strand 得以轉錄出 RNA，在細胞中會與原來的
mRNA 混成，抑制該基因的表現；其中 RNA 干擾 (RNAi)
可專一性地抑制掉某個基因，且這種抑制作用可被連鎖放大。
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| |
■ 有一面模板即可大量複製
(DNA 之一股分子上有一面模板) |
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■ 模板為 template (-) 股
(轉錄出來的 RNA 與 template 互補) |
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■ 每股 DNA 都有可能成為 template
(如何決定一段 DNA 是 template？) |
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■ Antisense RNA 與原 RNA 互補
(會阻止 mRNA 的表現)
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◆ DNA
Words are Three Letters Long
(CSHL：
如何解出 DNA 的三元密碼
中文版) |
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◆ Genes
Can be Turned On and Off (CSHL：
Operon 理論的具體說明
中文版) |
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◆ RNAi
- 神祕的基因糾察隊 (科學人：2003 年 9 月
p.48~56) |
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◆ Nature Reviews:
RNAi 動畫 (非常精彩、一定要看) |
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a.
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參加重要生理功能： |
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核苷酸除了組成核酸外，另有下列生理功能。 |
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(1)
ATP (或 GTP 等三磷核苷酸)
是攜帶能量的分子。ATP
經常會活化許多代謝小分子，以進入特定的代謝途徑；例如
Glc-1-P 被 UTP 修飾為 UDP-Glc，可參加肝糖合成。 |
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(2)
構成輔脢，是某些酵素不可缺的輔助因子；如
FAD, NAD+ 及 coenzyme A (CoA)。 |
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(3)
cAMP 是傳遞細胞內外信息的分子，稱為 第二傳信者
(second messenger)。 |
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■ 也參加其它的重要生理功能
[(1) ATP (2) 輔脢 (3) 第二傳信者] |
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b.
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Central
Dogma： |
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Central
Dogma 敘述 DNA → RNA → 蛋白質
的流程，幾乎是所有生物體內生命現象運作的基本機制；同時
DNA 以複製來保持其自身的遺傳特性。 蛋白質合成時，tRNA
攜帶胺基酸，在核糖體依 mRNA 的信息合成蛋白質。
Central Dogma 以及基因表現的調節與控制 (基因調控)，都是分子生物學的探討內容，安排在下學期的課程討論。 |
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■
Central Dogma
(生物學最基本的運作原則) 動
畫 |
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■
生物技術學程的實驗課程 BCT
(可體驗整個 Central Dogma 過程) |
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c.
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變性與復性： |
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DNA
的雙螺旋可因加熱而分開，稱之變性，變性後的 DNA
溶液對 260 nm 波長的吸收急劇增加，稱為 hyperchromism；
肇因於分子內的鹼基外露，而加強了吸光。若溶液的溫度再慢慢下降，則
DNA 會再回復雙螺旋的原態構造 (anneal)；
回復原態的步驟，先形成一核心 nucleation (兩條單股 DNA
間的單點接觸配對)，再自發地進行 zippering (由前述已結成配對的核心開始，朝兩端如拉鍊般快速拉上)。 |
| |
◆ Some
DNA does not Encode Protein (CSHL：
以變性-復性來觀察 DNA 間的互補關係
中文版) |
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d.
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鹼基組成的影響： |
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|
因
G≡C 之間有三個氫鍵，A＝T 間只有兩個；因此 GC
含量多的 DNA，其變性溫度 (Tm)
較高，即較不易變性；其分子也較緊密，因而密度較大。
此外，DNA
回復原態的時間，與其所含鹼基的種類、組成也都有關係。
越是複雜的 DNA，復性所需時間也越長；重複性高的 DNA
則較快；以上均可以 Cot 作圖法來表示之。 |
|
e.
|
雜合反應： |
|
|
若把兩種來源的單股
DNA 分子混合，則同質性高的 DNA 可以配對在一起，稱為
混成 或 雜合
(hybridization)。 DNA 與 RNA 之間，也可進行混成反應。 |
| |
■
復性可在不同的單股核酸間進行
(DNA/DNA, RNA/RNA, DNA/RNA) |
|
f.
|
Intron
與 exon： |
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|
真核細胞的基因中，其
DNA 中經常插有不會表現的 DNA，稱為 intron，可能與基因的調節有關；
而基因上可以表現的部分，最後將轉錄成 mRNA，則稱為 exon。
某些 RNA 可自己進行其分子內 intron 的切除 (self splicing)，具有類似酵素的功能。
這種 RNA 的 processing (加工處理)，可能與基因的調控有關。 |
|
a.
|
核酸之純化： |
|
|
核酸難溶於醇類，可用乙醇或異丙醇沉澱之；
洋菜電泳可依核酸分子量的大小不同，來分離各種長度的
DNA 片段。 應用超高速離心，可分開 DNA 或 RNA
等分子密度不同的分子。 DNA
分子通常都很長，實驗操作中容易拉斷，只能得到約
100 kb 長度者。 RNA 分子較小不怕拉力，但容易受到 RNase
水解，而 RNase 很難除去。 |
|
b.
|
限制脢： |
|
|
限制脢種類很多，可在
DNA 分子上的特定鹼基序列 (一般為四或六對鹼基)
切開核酸，而此種鹼基序列，一定是 palindrome。
DNA 可能以不對稱的方式切開，得到末端不平整的 sticky ends
(或 cohesive ends)；也可能平整地切成兩段，而得到鈍端 (blunt
ends)。 兩個相同的 sticky ends 可以 ligase (接合脢)
連接，是遺傳工程的基本操作。 |
| |
● EcoRI site
(GAATTC)
(限制脢可切在特定的核酸序列) |
| |
● EcoRV
site (GATATC)
(另一種限制脢) |
| |
◆
Lehninger
Biochemistry in 3D 請點選 Restrction Endonucleases (EcoRV
構造，要 Chime) |
| |
◆ The
RNA Message is Sometimes Edited
(CSHL：
介紹限制脢的作用 中文版) |
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c.
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核酸轉印法： |
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|
DNA
經過限制脢處理，再以電泳分離後，可轉印到 硝化纖維紙
上；然後以標有放射性的小段 DNA
為探針，進行混成雜合反應，可以挑出其中具有互補關係的
DNA 片段。 此項技術在核酸的檢定上非常重要，稱為 Southern
blotting；若用來檢定 RNA，則稱為 Northern
blotting。 探針可使用群殖或 PCR 得來的 DNA，或是化學合成之寡核苷酸片段
(約數十個核苷酸長度)，請見 圖 2。 |
|
|
核酸雜合反應的表現極致就是
基因晶片
(gene chips) 的應用：
在約一英吋見方的小方塊中，點入數千點的核酸片段，每一點都只有一種特定核酸。
當加入樣本 DNA
與這些核酸片段進行雜合時，具有互補關係的核酸就會黏合上去，再以偵測儀器檢視樣本
DNA 可與那一種核酸片段雜合。 |
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NF2 |
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圖
2
核酸探針的設計及應用篩選 |
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d.
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基因操作
(gene manipulation)： |
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帶有遺傳信息的
DNA 分子，可用限制脢切開後，再以 接合脢
(ligase) 接到 載體 (vector)
中；送入宿主菌後，即可大量群殖此段基因。
基因群殖 (molecular cloning) 可 放大、純化
所要的 DNA，以獲得大量且長度、組成固定的基因，以便進行此段
DNA
之定序及修飾，或研究此基因的調控特性；甚可轉殖到其他生物體，以觀察其基因表現產物。 |
| |
■
分子群殖 (molecular cloning) (可大量複製並純化出
DNA 分子) |
| |
◆『生物技術簡介』相關連結
(基因操作) |
| |
◆ Genes
Can be Moved Between Species (CSHL：
基因重組操作的最基本說明
中文版) |
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◆ DNA
is Only the Beginning for Understand the Human Genome (CSHL：精確修飾基因後觀察表現
中文版) |
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e.
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基因庫建構︰
依 DNA 來源不同，有兩種方法 |
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(1)
cDNA 基因庫： |
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|
mRNA
帶有合成蛋白質的完整信息，以 reverse transcriptase
可逆向翻製成 DNA 分子，稱為 cDNA (complementary DNA)，不含
intron； cDNA 再植入載體，送入宿主中，即得 cDNA 庫。
但需注意，此種基因庫只代表正在表現中的基因，並不包括所有的基因。
cDNA 可以表現出蛋白質，並以其專一性抗體篩選之。 |
| |
■ cDNA 做法
(用逆向轉錄脢把 mRNA 轉成 cDNA) |
|
|
(2)
染色體基因庫 (genomic bank)︰ |
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|
染色體
DNA
以限制酵素切成隨意片段後，植入載體，再送入宿主建庫。
此基因庫可能含有所有的基因，包括正在表現的，與休眠中的基因；也包含
intron，以及基因上游的調控區域 (如 promotor, enhancer 等)。
通常使用噬菌體為載體，以便容納較大的 DNA 片段。 |
| |
■ 兩種基因庫
(各有用途及特點) |
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f.
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PCR
(polymerase chain reaction)： |
|
|
以任何
DNA (或 RNA) 為模版，加入兩段 primers 寡核苷酸，此二
primers 分別界定目標基因的起點與終點，用 DNA polymerase
往復進行複製此二 primers 之間的 DNA，則可大量合成得此段目標基因。
應用此法，可以直接群殖某特定基因，而不需先行建立基因庫，但需選擇正確的
primers。 |
| |
■ PCR
聚合脢連鎖反應
(可放大染色體中指定的一段基因) |
| |
■
一直重複下去可複製大量目標片段
(應用很廣；發明者 Mullis 已獲 諾貝爾獎) |
| |
●
PCR 複製原理 (以動畫一步一步說明
PCR 的複製機制) |
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g.
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DNA
定序： 兩者以 Sanger 法較常用 (見 圖
3) |
|
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(1)
Maxam-Gilbert 法： |
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以四種化學反應分別對四種鹼基作用，每一反應只對單一種鹼基進行修飾，而在該鹼基的地方斷開，得到一系列長度不同的核酸片段。
電泳可依照這些 DNA
片段的大小，在膠體中排開，即可依序判讀 DNA
分子上核苷酸的序列；比較如此四組鹼基序列電泳，即可組合成整段
DNA。 |
|
|
(2)
Sanger 法： |
|
|
以樣本
DNA 為模板，使用 DNA polymerase 進行試管中 DNA 生合成。
四個反應中，每個反應各缺單一種核苷酸，而代以其 類似物
(analogue)，則部分合成反應會停在該類似物的核苷酸處，造成各種長短不一的
DNA 片段，以電泳分離如上，即可組合判讀 DNA 序列。 |
| |
■ 雙去氧核苷酸 ddNTP
(作為 DNA 生合成反應的中止劑) |
| |
◆ A
Gene is a Discrete Sequence of DNA Nucleotids (CSHL：
介紹 Sanger 的定序生涯
中文版) |
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|
上述兩種方法，均以
32P
標示在核酸分子上，以便顯像各不同長度的核酸片段。 |
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NF3 |
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| |
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| |
圖
3
核酸定序的原理及兩種定序方法的設計 |
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h.
|
定點突變
(site-directed mutagenesis)︰ |
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|
利用分子群殖的方法，可以改變基因上某一特定鹼基，植入載體後，在宿主中表現。
研究轉譯所得之突變蛋白質，即可獲知此特定胺基酸之改變，對蛋白質或酵素功能的影響真。 |
| |
■
定點突變 site-directed mutagenesis
(可改變蛋白質上指定的胺基酸) |
|
i.
|
RFLP
(restriction fragment length polymorphism)： |
|
|
同種生物個體間的基因組成雖大致相同，但有微小差異，稱為
多形性 (polymorphism)。 這種 DNA
分子上的差異，可以用限制脢檢定出來，DNA
會被水解成不同長度的片段；進行電泳後將 DNA
轉印到紙上，再以探針偵測，比較所得圖型的異同，可得知個體間基因關係的遠近。 |
|
j.
|
人體基因序列解碼計畫
(Human Genome Project)： |
|
|
2001
年已經完成人體基因 DNA
序列的解碼工作，並可由這些序列得到許多有用的資訊，此一學問稱為
genomics。
由全體基因序列可轉譯出該細胞中可能存在的全體蛋白質，稱之為
proteome，並以 proteomics (或者 function genomics)
來稱呼此一新的研究領域。 |
| |
◆ Nova:
Cracking the
code of life (有關基因解碼的完整故事) |
| |
◆ 神奇的
DNA 晶片 (科學人 2002 年 4 月 p.40~48) |
| |
◆
相關的最新技術請連結到『生物技術簡介』(基因群殖;
生物晶片) |
| |
◆
蛋白質體研究 (酵素純化與分析) |
| |
◆ A
Genome is an Entire Set of Gene (CSHL：
Watson 及 Venter 解讀人體基因密碼
中文版) |
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|
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Q |
問題集 |
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|
以下題目都沒有標準答案，許多甚至會引起很大的爭議；這樣就達到問題集之目的了。 |
|
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|
|
1. |
以化學觀點
DNA 分子比 RNA 穩定，請說明為何？
在演化上有何作用？ |
|
2. |
何為
Human Genome Project？
此大計畫對人類或科學研究，有何目的或作用？ |
|
3. |
何為
palindrome sequence？
這種序列在分子的立體構造上，有何特點及作用？ |
|
4. |
下列的核酸序列中，可能有若干具有意義的序列？
請畫底線標出，並加說明。 |
|
|
5'-AGGAGGATATACATGCAGAGTTAACTC-3' |
|
5. |
限制脢
BamHI 作用在 G↓GATCC 的序列，而 Bgl II
則作用在 A↓GATCT 的序列 (箭頭表示切開的位置)；分別由這兩種限制脢所切得的核酸片段，混在一起以後，
能否用 ligase 接在一起？
若可以連接，則連接後可以用哪一種限制脢再度切開？
請畫出序列的剪接以便說明。 |
|
6.
|
請以對水溶解度的大小，排列以下各種核酸物質
(由大到小)︰Adenine (腺嘌呤) Adenosine (腺嘌呤核苷) Adenosine monophosphate (AMP)
Adenosine triphosphate (ATP) Deoxyadenosine。 (並請說明為何有此溶解度上
的差異) |
|
7. |
細胞內的很多反應需要蛋白質與
DNA
分子間的專一性確認與結合，例如限制脢可確認特定的鹼基序列。
但 DNA 是兩股互相纏繞的雙螺旋，鹼基對都深埋在分子內部。
請問蛋白質是如何來確認 DNA 分子上的鹼基序列？
請回答兩種以上的確認方法。 |
|
8.
|
在純化
DNA 時，最大的污染來自 RNA
及多醣類，尤其是後者很難去除之。 |
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|
a.
如何由 DNA 中去除 RNA？ 請舉三個方法。 |
|
|
b.
為何多醣類很難與 DNA 分開？
請以分子構造觀點說明之。 |
|
|
c.
如何去除雜夾在 DNA 中的多醣類？ |
|
9. |
有關 DNA 的雙螺旋構造： |
|
|
a.
其分子構造中的那些因素，分別可以穩定或破壞其雙螺旋的安定性？ |
|
|
b.
為何 DNA
雙螺旋構造無法像蛋白質一樣，生成具有固定構形的分子？ |
|
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c.
DNA 分子也有的三級構造 (如 super-coiling)，有何生理上的功能或意義？ |
|
10.
|
通常在用乙醇進行
DNA
沈澱時，要把溶液的酸鹼度調低，並且加入鎂離子。請問此種處理，有何作用？
請就 DNA 的分子構造說明之。 |
|
11.
|
基因操作技術中，genomic
bank 與 cDNA bank
在建庫的方法上及其應用上，各有不同之處，請說明之。 |
|
12. |
Central
Dogma 說明遺傳信息 DNA→RNA→Protein
的流程，三種分子均為巨分子
(macromolecule)，都由單位小分子所組成。 |
|
|
a.
你認為地球上第一個出現的巨分子可能為何者？ |
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b.
舉出有那些實驗或結果，可證實你的觀點 (亦可自行設計實驗)。 |
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13.
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DNA
的雙螺旋鍊構造中，其外側為兩條帶有很強負電的磷酸脊骨，鹼基在內側以
A=T 及 C=G 的方式配對。這樣的構造，使得 DNA
分子在極低離子濃度的水溶液中，很容易變性 (denatured)。 |
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a.
請說明上述導致變性的原因。 |
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b.
DNA 變性後會有 hyperchromic effect 發生，請說明此現象。 |
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c.
在試管中的實驗操作，要如何避免上述之變性發生？ |
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14.
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DNA
及 RNA
為兩種遺傳上重要的大分子，其分子構造上的最大差別在於核糖分子上的一個氧原子
(2'-OH)；
二級構造上，一為單股分子，另一為雙螺旋構造。因這兩點差異，導致二者在功能及性質上有截然不同的表現，請說明之。 |
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15. |
DNA
分子上有兩股核酸序列，在進行轉錄 (transcription)
時，是使用哪一股為模版？ 其決定機制如何？ |
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16. |
核酸轉譯的起始密碼只有一種，即為
AUG，可轉譯為 Met，亦即所有轉譯得蛋白質的開頭一定是
Met；但我們已發現，一般蛋白質的起頭不一定是 Met，請問為何會有這樣的結果？
並說明這種現象在細胞生理上的意義。 |
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17.
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進行基因操作時，若要把一段核酸送入宿主細胞時，一定要使用質體或噬菌體作為載體
(vector)；請以質體為例，說明載體的功能。 |
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18.
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請解釋何為
intron 何為 extron？ 較原始的原核細胞並無 intron，請問
intron 及 extron 是如何演化而來的？ |
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19.
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DNA
或 RNA
等核酸構造，也會捲曲成複雜的三級構造，請舉出三例。
例如︰ 質體 DNA 的 superciol 構造。 |
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20.
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DNA
分子中 G 與 C 含量的多寡，會影響 DNA
的哪些分子性質？ 請舉三例。 |
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21.
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若已知某真核細胞內的一段
RNA 序列為 -AAUAGGUACC-，則負責轉錄出此段 RNA 的 sense DNA
序列為何？ 請寫出兩種可能序列。 |
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22.
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為何
RNA 的半衰期大都很短？
請分別就其化學性質及細胞生理學上討論之。 |
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23.
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請就以下各性質，分別說明能否把
DNA 及 RNA 分離開來？ |
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(a)
分子量 (b) 分子密度 (c) pI (d)
對醇類的溶解度 |
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24.
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某些
RNA 具有酵素的作用，稱為 ribozyme；請問這些 RNA
分子如何會有催化的能力？ 請盡你所知回答。 |
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25.
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當你得到某生物染色體
genome 全部基因的核酸序列後，你可以做什麼事？ |
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