RNA

基因體(Genome)

基因體(Genome)
國立臺灣師範大學生命科學系103級莊仁奕

個體所有的遺傳物質總和稱之為基因體。以原核生物而言,其基因體包含本身具有的DNA或RNA與外來的質體;以真核生物而言,其基因體包含細胞核內之DNA,粒線體或葉綠體所具有的DNA則不包含在內。人類的基因體即為23對染色體所含有的DNA。

基因體所描述的DNA包含了能夠轉錄轉譯出正常功能蛋白質的基因(gene)與無法轉錄轉譯出正常功能蛋白質且重複性高的非編碼序列(non-coding sequence)。兩個基因在序列上有一定相似程度者,稱之為同源基因,同一物種的同源基因稱之為平行同源基因(paralogous gene),但在演化過程中彼此產生的蛋白質可能具有不同功能。不同物種的同源基因稱之為垂直同源基因(orthologous gene),彼此產生的蛋白質功能相似度高。同源基因的歧異度可作為演化先後順序的證據,為物種鑑定分類提供有別於形態、行為的另一指標。

戊醣 (Pentose)

戊醣 (Pentose)
國立臺灣師範大學化學系黃子霖碩士生

戊醣 (Pentose),又稱為五碳醣,是指含有五個碳原子的單醣,分子式為C5H10O5。戊醣可以簡單的分為兩大類,戊醛醣 (五碳醛醣)(Aldopentose)是指1號碳上面有醛官能基的醣類;而2號或3號碳上面有酮官能基的醣類稱為戊酮醣 (五碳酮醣)(Ketopentose)。

2-戊酮醣具有2個手性中心,因此,可能會有4種立體異構物。而3-戊酮醣是非常的稀少的。2-戊酮醣可分為核酮醣(Ribulose)和木酮醣(Xylulose)。[1]

性質:

戊醣中的醛官能基和酮官能基,會與鄰近的羥基官能基反應,分別形成分子內半縮醛(Hemiacetal)和半縮酮(Hemiketal)。[1]得到的環狀結構為五環醣(Furanose),又稱呋喃醣。這個環狀結構會自發的打開和閉合,使得羥基官能基和相鄰碳原子之間的鍵能夠旋轉,因而得到兩種不同的構型 (α和β)。這個過程被稱為變旋(Mutarotation)。而由戊醣所組成的聚合物,稱為戊聚醣(Pentosan)。[3]

生產胰島素的分子機器

生產胰島素的分子機器
國立交通大學電子工程學系學士陳祈叡/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群教授責任編輯

編譯來源:BBC News

糖尿病是一種因體內胰島素絕對或者相對不足所導致的一系列臨床綜合症,因此有些患者需要注射胰島素(圖片來源:flicker用戶Mel B.)

現代醫學發達,糖尿病患者所需要的胰島素原本是從豬身上取得的,現今可以用細菌來代為生產胰島素。但是英國曼徹斯特大學的科學家們已經研發出一種微小的分子機器,它能模擬人體細胞內核醣體(ribosome)製造蛋白質的方式,未來或許能更快速的生產胰島素。

這個分子機器的大小大概只有數百萬分之一毫米,形狀像一個戒指,它來回穿梭在長桿狀的分子上,當這個機器沿著長桿移動時會選擇化學物質,並把他們結合在一起形成1條長鏈聚合物,這個動作很像核醣體製造蛋白質的過程,而最終目的是要合成新藥或是新型塑膠。

核糖核酸

核糖核酸 (RNA)
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

核糖核酸 (RNA) 是生物學上重要的分子類型,由一長串的核苷酸為組成單位。每一個核苷酸都含有鹼基、核糖和磷酸根。RNA與DNA非常類似,但二者在結構的細節上有少許差異:在細胞中,RNA通常是單股,而DNA通常是雙股;RNA的核苷酸含有核糖,而DNA含有去氧核糖(缺少一個氧原子的核糖);而且,RNA含有尿嘧啶 (uracil),而DNA則含有胸嘧啶 (thymine)。RNA聚合酶將DNA轉錄為RNA,通常再由其他酶進一步催化。在合成蛋白質的過程中,RNA十分重要。名為傳訊者RNA的某種RNA攜帶來自DNA的資訊至核糖體,這些核糖體由蛋白質與核糖體RNA化合而成,形成可閱讀傳訊者RNA的分子機器,並把傳訊者RNA攜帶的訊息轉譯為蛋白質。還有很多種RNA,各有不同的任務,例如調控基因表現,而且RNA也可作為大多數病毒的基因體。

與DNA之比較

RNA與DNA都是核酸,但二者主要有三點不同。第一點,DNA為雙股,而RNA在大多數的生物功能上,都是單股分子,其核苷酸的鏈也比DNA短得多。第二點,DNA含有去氧核糖,RNA含有核糖(在DNA中,五碳糖環狀的2’位置沒有羥基)。因為這些羥基使得RNA容易水解,造成RNA比DNA不穩定。第三點,在DNA中,與腺嘌呤互補的是胸嘧啶,而在RNA中,則為尿嘧啶,尿嘧啶是胸嘧啶脫去甲基後的產物。

結構

在RNA中的每一個核苷酸都含有核糖,其碳原子編號為1’至5’。鹼基連接在1’位置,通常為腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G)或尿嘧啶(U)。腺嘌呤和鳥嘌呤屬於嘌呤,胞嘧啶和尿嘧啶屬於嘧啶。磷酸根連接在核糖的3’位置和下一個核糖的5’位置。在生理條件下的酸鹼值,每個磷酸根都帶有負電荷,因此RNA為帶電分子(多電荷陰離子),如圖1。胞嘧啶與鳥嘌呤,腺嘌呤與尿嘧啶之間會形成氫鍵。然而,也有可能發生其他交互作用,例如一團腺嘌呤互相黏結而形成凸塊,或如GNRA四鹼環 (tetraloop) 中有鳥嘌呤-腺嘌呤鹼基對。

圖1 RNA的化學結構

遺傳密碼

遺傳密碼 (Genetic code)
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

遺傳密碼是一系列的規則,活細胞根據這些規則將編譯在遺傳物質(DNA 或傳訊RNA 順序)的資訊轉譯成蛋白質的胺基酸順序。遺傳密碼定義參核苷酸順序(又稱密碼子)與胺基酸之間的對應關係。核酸順序中的三碼的密碼子通常明確指向特定的胺基酸(不過在某些情況,不同位置的同一組密碼子會對應至兩個截然不同的胺基酸,依每一個位置前後核苷酸順序而決定對應至何種胺基酸)。因為絕大多數基因是以同一套精確的密碼編譯(參看RNA密碼子表),這一套特殊密碼被稱為典範密碼、標準密碼或遺傳密碼,不過,事實上仍有其他密碼。因此,典範密碼並非一體通用。例如,對人類而言,在粒線體合成的蛋白質並不遵守典範密碼。

RNA密碼子表

本表標出64組密碼子及其對應之胺基酸,傳訊RNA的方向性為5’到3’

註:密碼子AUG一方面是甲硫胺酸的密碼,同時也當作起始點,由傳訊RNA密碼區的第一個AUG開始轉譯為蛋白質。

生物技術—微型核糖核酸的介紹以及應用

生物技術—微型核糖核酸的介紹以及應用 (MicroRNA)
國立臺中第二高級中學生物科龔雍任老師/國立臺灣大學生命科學系陳俊宏教授責任編輯

microRNA 是一種non-coding RNA,也就是不會轉譯出蛋白質的RNA,在生物體內non-coding RNA扮演了控制基因的表現、訊息傳遞、調節蛋白質活性等相當重要的角色。microRNA最早於1993年在線蟲身上發現,是一群會自身摺疊的短鏈RNA,構造類似髮夾。