MLEULAR BILGY 1-1 MLEULAR BILGY 1856~1863 (Gregor Johann Mendel) 1. (principle of segregation) 1-1 (a) 黃 綠 (b) 親代 (P) YY yy Yy 配子 第一子代 (F 1 ) 配子 Y Y Y

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1 Molecular Biology APTER 01 DA 與染色體的結構 DA 1-2 (DA) DA DA DA

2 MLEULAR BILGY 1-1 MLEULAR BILGY 1856~1863 (Gregor Johann Mendel) 1. (principle of segregation) 1-1 (a) 黃 綠 (b) 親代 (P) YY yy Yy 配子 第一子代 (F 1 ) 配子 Y Y Yy y y Y Yy y Yy Y y Y YY Yy y Yy yy YY Yy yy 黃 綠 第二子代 (F 2 ) YY Yy Yy yy 2 1-1

3 hapter 01 DA 2. ( p r i n c i p l e o f independent assortment) A B (ugo de Vries arl orrens Erich von Tschermak) Walther Flemming (chromosome) 1903Sutton Boveri 1909Wilhelm 黃圓綠皺 Johannsen(gene) (Gene) locus loci (allele) (homologous chromosome) (somatic cell) P RRYY rryy F 1 RrYy F 2 ( 自花授粉 ) RrYy RrYy RY Ry ry ry RY RRYY RRYy RrYY RrYy Ry RRYy RRyy RrYy Rryy ry RrYY RrYy rryy rryy ry RrYy Rryy rryy rryy 1-2 3

4 MLEULAR BILGY (genotype) (phenotype) (gene expression) DA (dominant allele) (recessive allele) (homozygous) AA (heterozygous) Aa (genome) Thomas Morgan (1) a A a a A A b B b b B B a b a B A b A B a a A A b B b B 1-3 配子 a a A A b B b B 4

5 hapter 01 DA (sex-linked gene) (sex chromosome) (2) (linkage group) (3) (cross-over) (recombination) 1-3 Morgan 1933 Barbara Mclintock (controlling elements) Mclintock 1960 (transposon) Mclintock George Beadle Boris Euphrussi Beadle Edward Tatum(eurospora crassa) 1-4 Beadle Tatum (a) 紫外線 基礎培養基完全培養基分離孢子 完全培養基 (b) 前驅物 突變點 A B D 維生素 B 1 a b c b 酵素 基礎培養基 + 維生素 B 1 可生長 基礎培養基 + 綜合維生素可生長 基礎培養基 無法生長 1-4 Beadle Tatum(eurospora crassa) 5

6 MLEULAR BILGY (one gene-one enzyme thoery) 1869 Johann Miescher (nuclein) MiescherRichard Altman (nucleic acid) (ribonucleic acid; RA) (deoxyribonucleic acid; DA) 1920~1930DA DA 1928Fred Griffith (smooth form) S Streptococcus peumonia Pneumococcus (rough form) R R S (transformation) 1-5S 結論 活的平滑型 注射 死亡 平滑型細菌是有傳染性的 活的粗糙型 注射 無害 粗糙型細菌是無害的 被熱殺死的平滑型 混合被熱殺死的平滑型與活的粗糙型 加熱 注射 注射 無害 死亡 被熱殺死的平滑型細菌是無害的 無害的粗糙型與無害的被熱殺死的平滑型細菌會產生疾病 死老鼠的血中產生活的平滑型細菌 從殺死的細菌中的物質會使得粗糙型細菌變成光滑型細菌 1-5 Fred Griffith (2007) 6

7 hapter 01 DA S (a) 35S (b) DA 32P DA R RA R DA R S S R S S R 35S 32P 1-6 swald Avery olin 1-7 Alfred ershey Martha hase MacLeod MacLyn Mcarty T2 DA Fred Griffith R DA R 1944 swald Avery olin MacLeod MacLyn Mcarty Fred Griffith S(cell lysate)da RA RDA R S1-6R DA 1952arnegie Laboratory of Genetics Alfred ershey Martha haset2(t2 phage) 35 S 7

8 MLEULAR BILGY T2 32 P T2 DA 32 P 35 S 1-7 DA DA 1944~1952Erwin hargaff DA DA(adenine; A) (guanine; G) (thymine; T) (cytosine; ) (base) A T G1953 Rosalind Franklin (King s ollege) Maurice Wilkins DAX James Watson Francis rick hargaff Franklin DADA A T G 0.34 nm 3.4 nm1-8 Watson rick 1953 ature 171 DA Molecular structure of nucleic acid: A structure for deoxyribose nucleic acid DA DA (central dogma) DA RA (transcription) RA (translation) DA RA 鹼基 五碳糖 磷酸根 5' 3' 3.4 nm 0.34 nm 3' 5' 氫鍵 1-8 James Watson Francis rickdada A T G 0.34 nm3.4 nm 8

9 hapter 01 DA 1961 Sydney Brenner Francois Jacob Matthew Meselson RA (messenger RA; mra) mra 1961~1966 Marshall irenberg Gobind Khorana UUU(phenylalanine) AAA(lysine) (codon) irenberg DA mra 延伸學習 Extended Learning RA 的世界 (RA world) RADA RA RA RA (influenza virus) (human Immunodeficiency virus) RADA RA(ribonucleoprotein; RP) RA (ribozyme) 1989 Sidney Altman Thomas echribozyme RA RA amilton SmithDA ind II (ind II endonuclease) (restriction enzyme) 1971Paul Berg SV40 (S40 virus) DASV40 DA DA(DA ligase) SV40 DA 1973 Stanley ohen erbert Boyer 9

10 MLEULAR BILGY ps101 (ps101 plasmid)eco RI DA DA DA DA (recombinant DA) (1) 1975 Edward Southern DA DA (southern blotting) DARA-DA (northern blotting) (2) 1977 Allan Maxam Walter Gilbert Frederick Sanger 2,3-(ddTP) A T GDA (high throughput) DA(DA sequencer) Sanger (Sanger scquencing method) 1978 Genentech DA DA Genentech DA B 1796 Edward Jenner 1985 Kary Mullis (polymerase chain reaction; PR)DA PR Mullis RoslinIan Wilmut Keith ampbell 10

11 hapter 01 DA 1998Yukio Tsunoda Yoko Kato (nuclear transplantation) 1990 James Watson (uman Genome Project; GP) GP John Venter amilton Smith 1995 (emophilus influenzae ) (Mycoplasma genitalium ) André Goffeau1996 (Saccharomyces cerevisiae ) 1997 (Escherichia coli ) 1998 (aenorhabditis elegans;. elegans ). elegans 2000 elera Mark Adams Eugene Myers (Drosophila melanogaster; fruit fly) (Arabidopsis thaliana ) 120 Mb 1998John. Venterelera Genomics (elera Genomics company) (International uman Genome Sequencing onsortium; IGS) 10% e l e r a G P e l e r a G e n o m i c s x10 9 bp IGS 15GP elera Francis S. ollins IGSJohn. VenterDA 11

12 MLEULAR BILGY ( guide; (Bioinformatics) RA (annotation) mra (expression sequence tag; EST) (open reading frame; RF) 延伸學習 Extended Learning 表現序列標籤 (Expression Sequence Tag; EST) (EST ) RA RA DA 30,000 RA RA cda cda EST 延伸學習 Extended Learning 開放讀框 (pen Reading Frame; RF) RA (initiation codon) ATG mraaugatg(reading frame) mra UAA UAG UGA DA (RF) RF (blocked reading frame) 12

13 hapter 01 DA RA) (integrative biology) (systemic biology) (structural genomics) (proteomics) (high-throughput biology) John Fenn Koichi Tanaka Kurt Wüthrich (nuclear magnetic resonance; MR) 2002 X 1960 (biochip) 1980 DA DA (hybridization) cm 2 DA DA (oligonucleotide chip) DA (DA microarray)da (single nucleotide polymorphism; SP) SP SP DA SP 1000(1000 Genomes Project onsortium) DA(polymor phism) 13

14 MLEULAR BILGY 1 % (frequency)2015 2, SP (insertion)(deletion)6 DA (next generation sequencing; GS) GS (genome-wide association study; GWAS) GS (exon) (exome) (exon) Exome Aggregation onsortium (ExA) LBI G Exome Sequencing Project (ESP)ExA 6 GS (transcriptome) RA-seq mramra hip-seq epigenetic modification DA GS (precision medicine) (customized medicine)(personalized medicine) GS (epidermal growth factor receptor; EGFR) EGFR (aucasians)(adenocarcinomas) 15~20% EGFR (Mongolia) 50%EGFR 19(Del19) (lysin; Lys) (arginine; Arg) (L858R) EGFR 14

15 hapter 01 DA 90% EGFR (tyrosine kinase; TK) (TK inhibitor; TKI) gefitinib erlotinib afatinib(objective response rates; RRs) 60% Del19 TKI L858R L861Q gefitinib erlotinb afatinib T790M TKI(drug resistence)gs EGFR TKI 21 1% The nline Mendelian Inheritance In Man Ian Wilmut 2001 Science 1-2 (deoxyribonucleic acid; DA) MLEULAR BILGY 20 Linus Pauling

16 MLEULAR BILGY (nucleotide triphosphate; TP) (ribose) 1' (nitrogen-containing base) 5' (phosphate) 1-9 5' (nucleoside)(ribonucleic acid; RA) 2' (deoxyribonucleic acid; DA) 2' RA (A) (G) (uracil; U) () 1-10DA (A) (G) (thymine; T) () 1-10 _ P _ 5' 2 4' 3' ' 1-9 1' (Adenine, A) (Uracil, U) (Thymine, T) (Guanine, G) (ytosine, ) (A) (G) (T) () (U) 16

17 hapter 01 DA 1-1 嘌呤與嘧啶 Purine & Pyrimidine 核苷 ucleoside (base+ribose) Adenine (A) Adenosine Adenylate Guanine (G) Guanosine Guanylate ytosine () ytidine ytidylate 核苷酸 ucleotide (base+ribose+phosphate) Thymine (T) Thymidine Thymidylate Uracil (U) Uridine Uridylate 6' 2 1' 2 6' 1' 2 2' ' 4' 3' 3' 4' (Watson-rick base pair) (A) (T) (U) (G) () 17

18 MLEULAR BILGY 5' ( 3 )3' 4' 2 4' 2 2' 3' 4' (Watson-rick base pair) DA DA 1' 5' 3' (phosphodiester bond) DA 5' 3' 1-8 DA 10 5' 3' DA 2 nm 0.34 nm3.4 nm 3.32 nm 33.2 Å DA (360 )10 base pair (bp) DA 1-8( 1.2 ) 1-11 (major groove) (minor groove) 1-12DA DADA 5' 3' (2007) p

19 hapter 01 DA 1-2 DA 類型 A 型 DA B 型 DA Z 型 DA (Å) (Å) (Å) DA-RA RA-RA DA DA d(g)n deoxy-polygggggg d(g)nda Watson rick DA DA 92% B DA (B form DA) DA DADA 75% DA A DA (A form DA) nm (24.6 Å) 1-2 DA- RARA-RA A DA 1-2 DA d(g)n GGGGG nm (45.6 Å) DA(zigzag)Z DA (Z form DA) 1-2 Alexander Rich 1979 Z DA DA G (G island)(methylation) DA 6 Z DA DA DA Karst oogsteen 1959 DA DA DAd(T)n 19

20 MLEULAR BILGY T T T T T T T 5'- A G A G A GAGAGAG A GAGAGAG A G -3' 3'- T T T T T T T T T T T -5' DAoogsteen base triplets DA DA DA DA DADA (DA melting) DA (DA denaturation) DA DA DA260 nm(optical density; D) D DADA DA DA 260 nm D (D 260 ) D 260 S (hyperchromic shift)50% DA D(melting temperature; T m ) 1-13 Paul Doty Julius Marmur1950 DA Tm 1-3 (standard saline-citrate solution; SS) T m DAG DA G- 26% 74% (Mycobaterium phlei ) G+ 73% T m 96.5(Escherichia coli ) G+ 51% T m 90.5 (Streptococcus pneumoniae ) G+ 42% T m 85.0T4 G+ 34.5% T m 83.5 DA p ionic strength T m T m (SS) p 7.01 pt m 40K 10 1 logt m 20 K Paul Doty 20

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