第七章　生命科學和人生

7-1 　 DNA 構造與基因的表現

7-2 　生物技術及其應用

7-3 　生物技術的衝擊

染色體的構造

染色體：由核小體及其他蛋白質組成 核小體：由 DNA 和組織蛋白組成

細胞核 細胞質

遺傳中心法

則mRNA

DNA 構造的發現 1950 年代美國 察加夫提出察加夫法則

DNA 分子中， A 、 T 比例相同， C 、 G 比例相同 1952 英國 富蘭克林以實驗取得 DNA 分子結晶

的 X 射線繞射圖譜

DNA 構造的發現

察加夫法則 富蘭克林 DNA 分子結晶的 X 射線繞射圖譜

1953 美國 華生 ( 左 ) 、克立克 ( 右 ) 建構出 DNA三度空間結構模型

核酸的化學組成 核酸由核苷酸分子組成 核苷酸由 五碳糖 磷酸根 含氮鹼基

OCH2

O

O

-O P

O-

含氮鹼基

1’

2’3’

4’

5’

組成

DNA ：磷酸根 + 去氧核糖 + A 、 T 、 C 、 G ，為雙股 RNA ：磷酸根 + 核糖 + A 、 U 、 C 、 G ，為單股

請問核酸的元素組成包含哪些元素 ?

華生和克立克的 DNA雙螺旋結構 (AD.1953)

(1)兩股多核苷酸鏈反向平行再形成螺旋結構

(2)骨架：糖－磷酸的共價鍵(3)橫梯：互補鹼基對的氫鍵

DNA 雙股螺旋構造

氫鍵

共價鍵

2 nm

0.34 nm

5’

5’

3’

3’

15

1

5’

5’

3’

3’

15

1

試試看 某一細菌質體 DNA 中，腺嘌呤的比例為

24% ，則其中胞嘧啶之比例為何？

A=24%→T=24%

∴C=G=(100%-48%)/2=26%

DNA 的複製 - 半保留

(1) 兩股鬆開(2) 以原有的兩股為鑄模，合成新核苷酸鏈

　鹼基配對： 　需要

dATP 、 dTTP 、 dCTP 、 dGTP 為原料 　酵素：需要螺旋酶、 DNA 聚合

酶、 DNA 連 接酶的參與

(3) 半保留複製方式： 複製完成的 DNA 分子 一股是原有的、一股是新合成的

DNA 的複製

3’

5’

5’

3’

領先股

延遲股岡崎片段

5’

3’

5’

3’複製叉

原雙股

DNA

新雙股 DNA

新雙股 DNA由 DNA 連接酶將之接合

DNA 複製方向

將 E.Coli　培養於 N15 的培養液，移至 N14 的培養液中，培養三代後，則第三代細菌 DNA雙股為N14-N14 與 N14-N15 的比例為何 ?

第 0 代

第 1 代

第 2 代

第 3 代

15N

14N

14N15N

14N

14N14N － 15N

14N

14N14N － 15N

(N14-N14):(N14-N15)=6:2N14:N15=14:2

RNA 的基本組成

1. RNA 的基本構造單位是核糖核苷酸(1)4 種核苷酸

　核糖 ( 五碳糖 )

　磷酸　 4 種含氮鹼基：

A 、 U 、 C 、 G

2. RNA 為單股多核苷酸鏈

RNA 的種類 RNA 可分為 mRNA 、 tRNA 及 rRNA ，

分別參與蛋白質的合成

核糖體 RNA (rRNA): 構成核糖體 與蛋白質結合，組成核糖體，作為蛋白

質合成 ( 轉譯 ) 的場所

傳訊 RNA (mRNA):

自 DNA 轉錄遺傳訊息 三個鹼基　　　　成為一組密碼子

轉送 RNA (tRNA): 　 攜帶胺基酸　 三個鹼基成為一組反密碼子 ( 補密碼 )

DNA 與 RNA的比較

試試看 核苷酸有幾種 含氮鹽基有幾種

dAMP

dTMP

dCMP

dGMP

AMP

UMP

CMP

GMP

A 腺嘌呤 T 胸腺嘧啶

G 鳥糞嘌呤 C 胞嘧啶

U 脲嘧啶

5’ 3’

DNA 與蛋白質的關係DNA

遺傳密碼C G T T A G A C G

mRNA密碼子G C A A U C U G C

tRNA補密碼C G U U A G A C G

3’ 5’

5’ 3’

3’ 5’

轉錄

轉譯

細胞核

細胞質

丙胺酸 異白胺酸

半胱胺酸

Q & A 理論上有多少組密碼子？

43=64AUCG

AUCG

AUCG

Q & A 起始密碼為？ AUG

終止密碼為？ UAA,UAG,UGA

Q & A 有多少組密碼子可以轉譯出胺基酸？

43-3=61

Q & A 一組密碼子對應一組胺基酸，但是人體卻只

有 20 種胺基酸，請推測原因？

部分密碼子可能對應到相同的胺基酸

DNA 3’ TACGGCATTGGT 5’

mRNA?

5’ AUGCCGUAACCA 3’

胺基酸 ? 甲硫胺酸 脯胺酸 終止密碼

萃取水果 DNA 實驗

加入洗碗精目的？加入 5M NaCl 目的？加入鳳梨汁目的？

加入 95% 冰酒精目的？

奇異果利用果菜汁機打碎

加入洗碗精，利用玻棒輕攪

加入 5M NaCl 並攪拌

加入鳳梨汁，並攪拌

紗布過

濾 加入95% 冰酒精

捲出白色物

質

破壞細胞膜及核膜

使 DNA 呈溶解狀態

5M

利用鳳梨汁中的蛋白酶分解染色體中蛋白質，及細胞質中蛋白質

使 DNA 凝聚析出

萃取唾液 DNA 實驗用10ml清水漱口 1 分鐘 , 將漱口水吐出

( 內含口腔黏膜細胞 )

加入

50ml 清水

5ml 洗碗精

5ml 的 5M 食鹽水

5ml 新鮮鳳梨汁

輕輕攪拌 1min,

使其混勻

取上述混合液20ml ，加入漱口水中，

輕輕攪拌 2min混勻

沿管壁滴入95% 冰酒精

溶液分層，

且在酒精與水的交界處會有白色雲狀物，即凝聚析出的DNA ，

此 DNA 可裝於 70%酒精保存

小組實驗結果分享6.22 上課 (506)

6.23 上課 (507)

請提早在上課報告前，存在老師的筆電裡

此實驗報告分數，以組為單位，占學期總成績的 20%

實驗報告內容 班級、組別、姓名、座號 工作分配細目 實驗過程和結果請以照片或影片呈現，有現

場樣本更好 !!! 請說明你們選擇哪類的水果萃取 DNA ，以及說明原因

請提出在實驗過程中，你們遇到的問題， 以及如何解決此問題的