脱氧核糖核酸的应用领域
2024-05-13
1. 脱氧核糖核酸的应用领域
鉴定亲子关系用得最多的是DNA分型鉴定。人的血液、毛发、唾液、口腔细胞等都可以用于用亲子鉴定，十分方便。一个人有23对（46条）染色体，同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因，一般一个来自父亲，一个来自母亲。如果检测到某个DNA位点的等位基因，一个与母亲相同，另一个就应与父亲相同，否则就存在疑问了。利用DNA进行亲子鉴定，只要作十几至几十个DNA位点作检测，如果全部一样，就可以确定亲子关系，如果有3个以上的位点不同，则可排除亲子关系，有一两个位点不同，则应考虑基因突变的可能，加做一些位点的检测进行辨别。DNA亲子鉴定，否定亲子关系的准确率几近100%，肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。DNA（脱氧核糖核酸）是人身体内细胞的原子物质。每个原子有46个染色体，另外，男性的精子细胞和女性的卵子，各有23个染色体，当精子和卵子结合的时候。这46个原子染色体就制造一个生命，因此，每人从生父处继承一半的分子物质，而另一半则从生母处获得。DNA亲子鉴定测试与传统的血液测试有很大的不同。它可以在不同的样本上进行测试，包括血液，腮腔细胞，组织细胞样本和精液样本。由于血液型号，例如A型，B型，O型或RH型，在人口中比较普遍，用于分辨每一个人，便不如DNA亲子鉴定测试有效。除了真正双胞胎外，每人的DNA是独一无二的. 由于它是这样独特，就好像指纹一样，用于亲子鉴定，DNA是最为有效的方法。我们的结果通常是比法庭上要求的还准确10到100倍。通过遗传标记的检验与分析来判断父母与子女是否亲生关系，称之为亲子试验或亲子鉴定。DNA是人体遗传的基本载体，人类的染色体是由DNA构成的，每个人体细胞有23对（46条）成对的染色体，其分别来自父亲和母亲。夫妻之间各自提供的23条染色体，在受精后相互配对，构成了23对（46条）孩子的染色体。如此循环往复构成生命的延续。由于人体约有30亿个碱基对构成整个染色体系统，而且在生殖细胞形成前的互换和组合是随机的，所以世界上没有任何两个人具有完全相同的30亿个核苷酸的组成序列，这就是人的遗传多态性。尽管遗传多态性的存在，但每一个人的染色体必然也只能来自其父母，这就是DNA亲子鉴定的理论基础。传统的血清方法能检测红细胞血型、白细胞血型、血清型和红细胞酶型等，这些遗传学标志为蛋白质（包括糖蛋白）或多肽，容易失活而导致检材得不到理想的检验结果。此外，这些遗传标志均为基因编码的产物，多态信息含量（PIC）有限，不能反映DNA编码区的多态性，且这些遗传标志存在生理性、病理性变异（如A型、O型血的人受大肠杆菌感染后，B抗原可能呈阳性。因此，其应用价值有限。DNA检验可弥补血清学方法的不足，故受到了法医物证学工作者的高度关注，近几年来，人类基因组研究的进展日新月异，而分子生物学技术也不断完善，随着基因组研究向各学科的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上，STR位点和单核苷酸（SNP）位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心，是继RFLPs（限制性片段长度多态性）VNTRs（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术，DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用，DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的一种方法。特别提到一点：同卵双胞胎的DNA检测结果是一样的。 美国一位遗传学研究者通过在网上发布的人类DNA信息，可以轻而易举地确定从研究对象组中随机选出的5个匿名者的身份，还找到了其整个家族，确定了近50人的身份。在网上发布的遗传数据，那些来自1000多人的长达几十亿个DNA字母的串子，看似是完全匿名的。但仅仅靠一些网上的聪明侦探手段，一位遗传学研究者就把从研究对象组中随机选出的5个人的身份确定了出来。不仅如此，他还找到他们的整个家族，确定了近50个人的身份，虽然这些亲属与研究一点也不沾边。这位研究者并未公布他所发现的人的姓名，但这项发表在周四的《科学》(Science)杂志上的工作表明，保护参加医学研究的志愿者的隐私不是一个简单的事情，因为他们提供的遗传信息需要公开，以便科学家使用。研究人员表示，“让认为能够完全保护隐私或使数据匿名的幻想继续下去，已不再是一个可维持的立场。”
2. 脱氧核糖核酸
脱氧核糖核酸是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。脱氧核糖核酸通常又称DNA，是染色体的主要组成部分。脱氧核糖核酸携带合成RNA和蛋白质的遗传信息，并通过半保留复制指导生物发展和生活技能的操作。脱氧核糖核酸由脱氧核糖、磷酸盐和碱基组成，碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤和胸腺嘧啶等。DNA的结构为双螺旋结构，结合非常稳定。脱氧核糖核酸可以存储和传输遗传信息，细胞通过DNA复制遗传信息，并通过互补的含氮碱基序列传递遗传信息。日常生活中，DNA可以用来识别罪犯和犯罪行为、指纹识别和亲子鉴定等，并且法医可以通过从血液、皮肤和唾液等组织和体液中分离出DNA进行法医鉴定。
3. 脱氧核糖核酸简介
目录 1 拼音 2 历史 3 物理与化学性质 3.1 DNA修饰酵素 4 遗传重组 5 DNA生物代谢的演化 6 技术应用 6.1 遗传工程 6.2 法医鉴识 6.3 历史学与人类学 6.4 生物资讯学 6.5 DNA与电脑 6.6 DNA与纳米科技 7 参见 8 延伸阅读 9 外部链接 10 来源 1 拼音 tuō yǎng hé táng hé suān 脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）又称去氧核糖核酸，是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存，可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。 DNA双股螺旋。 DNA是一种长链聚合物，组成单位称为核苷酸，而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种堿基里的其中一种相接，这些堿基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。 在细胞内，DNA能组织成染色体结构，整组染色体则统称为基因组。染色体在细胞分裂之前会先行复制，此过程称为DNA复制。对真核生物，如动物、植物及真菌而言，染色体是存放于细胞核内；对于原核生物而言，如细菌，则是存放在细胞质中的类核里。染色体上的染色质蛋白，如组织蛋白，能够将DNA组织并压缩，以帮助DNA与其他蛋白质进行交互作用，进而调节基因的转录。 2 历史 佛朗西斯·克里克所绘，最早的DNA双螺旋草图。 参见：分子生物学史 最早分离出DNA的弗雷德里希·米歇尔是一名瑞士医生，他在1869年，从废弃绷带里所残留的脓液中，发现一些只有显微镜可观察的物质。由于这些物质位于细胞核中，因此米歇尔称之为“核素”（nuclein）。到了1919年，菲巴斯·利文进一步辨识出组成DNA的堿基、糖类以及磷酸核苷酸单元，他认为DNA可能是许多核苷酸经由磷酸基团的联结，而串联在一起。不过他所提出概念中，DNA长链较短，且其中的堿基是以固定顺序重复排列。1937年，威廉·阿斯特伯里完成了第一张X光衍射图，阐明了DNA结构的规律性。 1928年，弗雷德里克·格里菲斯从格里菲斯实验中发现，平滑型的肺炎球菌，能转变成为粗糙型的同种细菌，方法是将已死的平滑型与粗糙型活体混合在一起。这种现象称为“转型”。但造成此现象的因子，也就是DNA，是直到1943年，才由奥斯瓦尔德·埃弗里等人所辨识出来。1953年，阿弗雷德·赫希与玛莎·蔡斯确认了DNA的遗传功能，他们在赫希蔡斯实验中发现，DNA是T2噬菌体的遗传物质。 剑桥大学里一面纪念克里克与DNA结构的彩绘窗。 到了1953年，当时在卡文迪许实验室的詹姆斯·沃森与佛朗西斯·克里克，依据伦敦国王学院的罗莎琳·富兰克林所拍摄的X光衍射图及相关资料，提出了最早的DNA结构精确模型，并发表于《自然》期刊。五篇关于此模型的实验证据论文，也同时以同一主题发表于《自然》。其中包括富兰克林与雷蒙·葛斯林的论文，此文所附带的X光衍射图，是沃森与克里克阐明DNA结构的关键证据。此外莫里斯·威尔金斯团队也是同期论文的发表者之一。富兰克林与葛斯林随后又提出了A型与B型DNA双螺旋结构之间的差异。1962年，沃森、克里克以及威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。 克里克在1957年的一场演说中，提出了分子生物学的中心法则，预测了DNA、RNA以及蛋白质之间的关系，并阐述了“转接子假说”（即后来的tRNA）。1958年，马修·梅瑟生与富兰克林·史达在梅瑟生史达实验中，确认了DNA的复制机制。后来克里克团队的研究显示，遗传密码是由三个堿基以不重复的方式所组成，称为密码子。这些密码子所构成的遗传密码，最后是由哈尔·葛宾·科拉纳、罗伯特·W·霍利以及马歇尔·沃伦·尼伦伯格解出。为了测出所有人类的DNA序列，人类基因组计划于1990年代展开。到了2001年，多国合作的国际团队与私人企业塞雷拉基因组公司，分别将人类基因组序列草图发表于《自然》与《科学》两份期刊。 3 物理与化学性质 DNA片段结构动画，各种堿基水平排列于两条螺旋长链之间。放大观看 两股DNA长链会以右旋方式相互缠绕成双螺旋结构，由于以磷酸联结而成的骨架位于外部，且两股之间会留下一些空隙，因此位于螺旋内部的堿基，即使从螺旋外侧依然可见（如右方动画）。双螺旋的表面有两种凹槽（或称“沟”）：较大的宽22埃；较小的宽12埃。由于各个堿基靠近大凹槽的一面较容易与外界接触，因此如转录因子等能够与特定序列结合的蛋白质与堿基接触时，通常是作用在靠近大凹槽的一面。 DNA与组织蛋白（上图白色部分）的交互作用，这种蛋白质中的堿性氨基酸（左下蓝色），可与DNA上的酸性磷酸基团结合（右下红色）。 结构蛋白可与DNA结合，是非专一性DNA蛋白质交互作用的常见例子。染色体中的结构蛋白与DNA组合成复合物，使DNA组织成紧密结实的染色质构造。对真核生物来说，染色质是由DNA与一种称为组织蛋白的小型堿性蛋白质所组合而成；而原核生物体内的此种结构，则掺杂了多种类型的蛋白质。双股DNA可在组织蛋白的表面上附着并缠绕整整两圈，以形成一种称为核小体的盘状复合物。组织蛋白里的堿性残基，与DNA上的酸性糖磷酸骨架之间可形成离子键，使两者发生非专一 *** 互作用，也使复合物中的堿基序列相互分离。在堿性氨基酸残基上所发生的化学修饰有甲基化、磷酸化与乙酰化等，这些化学作用可使DNA与组织蛋白之间的作用强度发生变化，进而使DNA与转录因子接触的难易度改变，影响转录作用的速率。其他位于染色体内的非专一性DNA结合蛋白，还包括一种能优先与DNA结合，并使其扭曲的高移动性群蛋白。这类蛋白质可以改变核小体的排列方式，产生更复杂的染色质结构。 DNA结合蛋白中有一种专门与单股DNA结合的类型，称为单股DNA结合蛋白。人类的复制蛋白A是此类蛋白中获得较多研究的成员，作用于多数与解开双螺旋有关的过程，包括DNA复制、重组以及DNA修复。这类结合蛋白可固定单股DNA，使其变得较为稳定，以避免形成茎环（stemloop），或是因为核酸酶的作用而水解。 λ抑制子是一类具螺旋转角螺旋结构的转录因子，可与DNA目标结合。 相对而言，其他的蛋白质则只能与特定的DNA序列进行专一性结合。大多数关于此类蛋白质的研究集中于各种可调控转录作用的转录因子。这类蛋白质中的每一种，都能与特定的DNA序列结合，进而活化或抑制位于启动子附近序列的基因转录作用。转录因子有两种作用方式，第一种可以直接或经由其他中介蛋白质的作用，而与负责转录的RNA聚合酶结合，再使聚合酶与启动子结合，并开启转录作用。第二种则与专门修饰组织蛋白的酵素结合于启动子上，使DNA模板与聚合酶发生接触的难度改变。 由于目标DNA可能散布在生物体中的整个基因组中，因此改变一种转录因子的活性可能会影响许多基因的运作。这些转录因子也因此经常成为信号传递过程中的作用目标，也就是作为细胞反映环境改变，或是进行分化和发育时的媒介。具专一性的转录因子会与DNA发生交互作用，使DNA堿基的周围产生许多接触点，让其他蛋白质得以“读取”这些DNA序列。多数的堿基交互作用发生在大凹槽，也就是最容易从外界接触堿基的部位。 限制酶EcoRV（绿色）与其受质DNA形成复合物。 3.1 DNA修饰酵素 核酸酶与连接酶 核酸酶是一种可经由催化磷酸双酯键的水解，而将DNA链切断的酵素。其中一种称为外切酶，可水解位于DNA长链末端的核苷酸；另一种则是内切酶，作用于DNA两个端点之间的位置。在分子生物学领域中使用频率最高的核酸酶为限制内切酶，可切割特定的DNA序列。例如左图中的EcoRV可辨识出具有6个堿基的5′GAT|ATC3′序列，并从GAT与ATC之间那条垂直线所在的位置将其切断。此类酵素在自然界中能消化噬菌体DNA，以保护遭受噬菌体感染的细菌，此作用属于限制修饰系统的一部分。在技术上，对序列具专一性的核酸酶可应用于分子选殖与DNA指纹分析。 另一种酵素DNA连接酶，则可利用来自腺苷三磷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的能量，将断裂的DNA长链重新接合。连接酶对于DNA复制过程中产生的延迟股而言尤其重要，这些位于复制叉上的短小片段，可在此酵素作用下黏合成为DNA模板的完整复制品。此外连接酶也参与了DNA修复与遗传重组作用。 拓扑异构酶与螺旋酶 拓扑异构酶是一种同时具有核酸酶与连接酶效用的酵素，可改变DNA的超螺旋程度。其中有些是先使DNA双螺旋的其中一股切开以形成缺口，让另一股能穿过此缺口，进而减低超螺旋程度，最后再将切开的部位黏合。其他类型则是将两股DNA同时切开，使另一条双股DNA得以通过此缺口，之后再将缺口黏合。拓扑异构酶参与了许多DNA相关作用，例如DNA复制与转录。 螺旋酶是分子马达的一种类型，可利用来自各种核苷三磷酸，尤其是腺苷三磷酸的化学能量，破坏堿基之间的氢键，使DNA双螺旋解开成单股形式。此类酵素参与了大多数关于DNA的作用，且必须接触堿基才能发挥功用。 聚合酶 聚合酶是一种利用核苷三磷酸来合成聚合苷酸链的酵素，方法是将一个核苷酸连接到另一个核苷酸的3'羟基位置，因此所有的聚合酶都是以5'往3'的方向进行合成作用。在此类酵素的活化位置上，核苷三磷酸受质会与单股聚合苷酸模板发生堿基配对，因而使聚合酶能够精确地依据模板，合成出互补的另一股聚合苷酸。聚合酶可依据所能利用的模板类型来做分类。 在DNA复制过程中，依赖DNA模板的DNA聚合酶可合成出DNA序列的复制品。由于此复制过程的精确性是生命维持所必需，因此许多这类聚合酶拥有校正功能，可辨识出合成反应中偶然发生的配置错误，也就是一些无法与另一股配对的堿基。检测出错误之后，其3'到5'方向的外切酶活性会发生作用，并将错误的堿基移除。大多数生物体内的DNA聚合酶，是以称为复制体的大型复合物形式来发生作用，此复合物中含有许多附加的次单位，如DNA夹或螺旋酶。 依赖RNA作为模板的DNA聚合酶是一种较特别的聚合酶，可将RNA长链的序列复制成DNA版本。其中包括一种称为逆转录酶的病毒酵素，此种酵素参与了逆转录病毒对细胞的感染过程；另外还有复制端粒所需的端粒酶，本身结构中含有RNA模板。 转录作用是由依赖DNA作为合成模板的RNA聚合酶来进行，此类酵素可将DNA长链上的序列复制成RNA版本。为了起始一个基因的转录，RNA聚合酶会先与一段称为启动子的DNA序列结合，并使两股DNA分离，再将基因序列复制成信使RNA，直到到达能使转录结束的终止子序列为止。如同人类体内依赖DNA模板的DNA聚合酶，负责转录人类基因组中大多数基因的RNA聚合酶II，也是大型蛋白质复合物的一部分，此复合物受到多重调控，也含有许多附加的次单位。 4 遗传重组 遗传重组过程中产生的Holliday交叉结构，图中的红色、蓝色、绿色与黄色分别表示四条不同的DNA长链。 参见：遗传重组 重组过程中，两条染色体（M与F）断裂之后又重新接合，产生两条重新排列过的染色体（C1与C2）。 各条DNA螺旋间的交互作用不常发生，在人类细胞核里的每个染色体，各自拥有一块称作“染色体领域”的区域。染色体之间在物理上的分离，对于维持DNA资讯储藏功能的稳定性而言相当重要。 不过染色体之间有时也会发生重组，在重组的过程中，会进行染色体互换：首先两条DNA螺旋会先断裂，之后交换其片段，最后再重新黏合。重组作用使染色体得以互相交换遗传讯息，并产生新的基因组合，进而增加自然选择的效果，且可能对蛋白质的演化产生重要影响。遗传重组也参与DNA修复作用，尤其是当细胞中的DNA发生断裂的时候。 同源重组是最常见的染色体互换方式，可发生于两条序列相类似的染色体上。而非同源重组则对细胞具有伤害性，会造成染色体易位与遗传异常。可催化重组反应的酵素，如RAD51，称为“重组酶”。重组作用的第一个步骤，是内切酶作用，或是DNA的损坏所造成的DNA双股断裂。重组酶可催化一系列步骤，使两条螺旋结合产生Holliday交叉。其中每条螺旋中的单股DNA，皆与另一条螺旋上与之互补的DNA连结在一起，进而形成一种可于染色体内移动的交叉形构造，造成DNA链的互换。重组反应最后会因为交叉结构的断裂，以及DNA的重新黏合而停止。 5 DNA生物代谢的演化 DNA所包含的遗传讯息，是所有现代生命机能，以及生物生长与繁殖的基础。不过目前尚未明了在长达四十亿年的生命史中，DNA究竟是何时出现并开始发生作用。有一些科学家认为，早期的生命形态有可能是以RNA作为遗传物质。RNA可能在早期细胞代谢中扮演主要角色，一方面可传递遗传讯息；另一方面也可作为核糖酶的一部分，进行催化作用。在古代RNA世界里，核酸同时具有催化与遗传上的功能，而这些分子后来可能演化成为目前以四种核苷酸组成遗传密码的形式，这是因为当堿基种类较少时，复制的精确性会增加；而堿基种类较多时，增加的则是核酸的催化效能。两种可达成不同目的功能最后在四种堿基的情形下达到最合适数量。 不过关于这种古代遗传系统并没有直接证据，且由于DNA在环境中无法存留超过一百万年，在溶液中又会逐渐降解成短小的片段，因此大多数化石中并无DNA可供研究。即使如此，仍有一些声称表示已经获得更古老的DNA，其中一项研究表示，已从存活于2亿5千万年古老的盐类晶体中的细菌分离出DNA，但此宣布引起了讨论与争议。 6 技术应用 6.1 遗传工程 参见：分子生物学及遗传工程 重组DNA技术在现代生物学与生物化学中受到广泛应用，所谓重组DNA，是指集合其他DNA序列所制成的人造DNA，可以质体或以病毒载体搭载所想要的格式，将DNA转型到生物个体中。经过遗传改造处里之后的生物体，可用来生产重组蛋白质，以供医学研究使用，或是于农业上栽种。 6.2 法医鉴识 参见：遗传指纹分析 法医可利用犯罪现场遗留的血液、 *** 、皮肤、唾液或毛发中的DNA，来辨识可能的加害人。此过程称为遗传指纹分析或DNA特征测定，此分析方法比较不同人类个体中许多的重复DNA片段的长度，这些DNA片段包括短串联重复序列与小卫星序列等，一般来说是最为可靠的罪犯辨识技术。不过如果犯罪现场遭受多人的DNA污染，那么将会变得较为复杂难解。首先于1984年发展DNA特征测定的人是一名英国遗传学家阿莱克·杰弗里斯。到了1988年，英国的谋杀案嫌犯科林·皮奇福克，成为第一位因DNA特征测定证据而遭定罪者。利用特定类型犯罪者的DNA样本，可建立出数据库，帮助调查者解决一些只从现场采集到DNA样本的旧案件。此外，DNA特征测定也可用来辨识重大灾害中的罹难者。 6.3 历史学与人类学 参见：种系发生学及遗传系谱学 由于DNA在经历一段时间后会积聚一些具有遗传能力突变，因此其中所包含的历史讯息，可经由DNA序列的比较，使遗传学家了解生物体的演化历史，也就是种系。这些研究是种系发生学的一部分，也是演化生物学上的有利工具。假如对物种以内范围的DNA序列进行比较，那么群体遗传学家就可得知特定族群的历史。此方法的应用范围可从生态遗传学到人类学，举例而言，DNA证据已被试图用来寻找失踪的以色列十支派。DNA也可以用来调查现代家族的亲戚关系，例如建构莎丽·海明斯与托马斯·杰斐逊的后代之间的家族关系，研究方式则与上述的犯罪调查相当类似，因此有时候某些犯罪调查案件之所以能解决，是因为犯罪现场的DNA与犯罪者亲属的DNA相符。 6.4 生物资讯学 参见：生物资讯学 生物资讯学影响了DNA序列资料的运用、搜寻与资料挖掘工作，并发展出各种用于储存并搜寻DNA序列的技术，可进一步应用于计算机科学，尤其是字串搜寻算法、机器学习以及数据库理论。字串搜寻或比对算法是从较大的序列或较多的字母中，寻找单一序列或少数字母的出现位置，可发展用来搜寻特定的核苷酸序列。在其他如文本编辑器的应用里，通常可用简单的算法来解决问题，但只有少量可辨识特征的DNA序列，却造成这些算法的运作不良。序列比对则试图辨识出同源序列，并定位出使这些序列产生差异的特定突变位置，其中的多重序列比对技术可用来研究种系 *** 及蛋白质的功能。由整个基因组所构成的资料含有的大量DNA序列，例如人类基因组计划的研究对象。若要将每个染色体上的每个基因，以及负责调控基因的位置都标示出来，会相当困难。DNA序列上具有蛋白质或RNA编码特征的区域，可利用基因识别算法辨识出来，使研究者得以在进行实验以前，就预测出生物体内可能表现出来的特殊基因产物。 6.5 DNA与电脑 参见：DNA运算 DNA最早在运算上应用，是解决了一个属于NP完全的小型直接汉弥尔顿路径问题。DNA可作为“软件”，将讯息写成核苷酸序列；并以酵素或其他分子作为“硬件”进行读取或修饰。举例来说，作为硬件的限制酶FokI可以搭载一段具有软件功能的GGATG序列DNA，再以其他的DNA片段进行输入，并与软硬件复合物产生反应，最后输出另一段DNA。这种类似图灵机的装置可应用于药物治疗。此外DNA运算在能源消耗、空间需求以及效率上优于电子电脑，且DNA运算为具有高度平行（见平行运算）的计算方式。许多其他问题，包括多种抽象机器的模拟、布尔可满足性问题，以及有界形式的旅行推销员问题，皆曾利用DNA运算做过分析。由于小巧紧密的特性，DNA也成为密码学理论的一部分，尤其在于能够利用DNA有效地建构并使用无法破解的一次性密码本。 自我组装产生的DNA纳米结构。左方为电脑绘图，可见4条由DNA双螺旋产生的交叉。右方为原子力显微镜测得的影像。 6.6 DNA与纳米科技 参见：DNA纳米科技 DNA的分子性质，例如自我组装特性，使其可用于某些纳米尺度的建构技术，例如利用DNA作为模板，可导引半导体晶体的生长。或是利用DNA本身，来制成一些特殊结构，例如由DNA长链交叉形成的DNA“瓦片”（tile）或是多面体。此外也可以做出一些可活动的元件，例如纳米机械开关，此机械可经由使DNA在不同的光学异构物（B型与Z型）之间进行转变，而使构形发生变化，导致开关的开启或关闭。还有一种DNA机械含有类似镊子的构造，可加入外来DNA使镊子开合，并排出废物DNA，此时DNA的作用类似“燃料”。DNA所建构出来的装置，也可用来作为上述的DNA运算工具。 7 参见 遗传性疾病 DNA定序 南方墨点法 DNA微阵列
4. 脱氧核糖核酸的发展计划
人类基因组计划（human genome project,HGP）是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本国和中国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并确定其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划并称为三大科学计划。2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法国、德国、日本和中国，六国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图将于2003年完成，比预计提前2年。美国和英国科学家2006年5月18日在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色体——1号染色体的基因测序。在人体全部22对常染色体中，1号染色体包含基因数量最多，达3141个，是平均水平的两倍，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度也最大。一个由150名英国和美国科学家组成的团队历时10年，才完成了1号染色体的测序工作。科学家不止一次宣布人类基因组计划完工，但推出的均不是全本，这一次杀青的“生命之书”更为精确，覆盖了人类基因组的99．99%。解读人体基因密码的“生命之书”宣告完成，历时16年的人类基因组计划书写完了最后一个章节。 作为人类基因组计划的后续计划，The ENCODE Project 在2003年9月启动的跨国研究项目。该项目旨在解析人类基因组中的所有功能性元件。该项目联合了来自美国，英国，西班牙，新加坡和日本的32个实验室的422名科学家的努力，获得了迄今最详细的人类基因组分析数据（他们获得并分析了超过15兆兆字节的原始数据）。研究花费了约300年的计算机时间，对147个组织类型进行了分析，以确定哪些能打开和关闭特定的基因，以及不同类型细胞之间的“开关”存在什么差异。2012年9月5日，ENCODE项目的阶段性研究结果被整理成30篇论文发表于《自然》（6篇），《基因组研究》（6篇）和《基因组生物学》（18篇）上。研究结果显示，人类基因组内的非编码DNA至少80%是有生物活性的，而并非之前认为的“垃圾” DNA （junk DNA）。这些新的发现有望帮助研究人员理解基因受到控制的途径，以及澄清某些疾病的遗传学风险因子。2012年12月21日，ENCODE项目被《科学》杂志评为本年度十大科学突破之一。2012年12月28日，早老素同源蛋白PSH的晶体结构。
5. 脱氧核糖核酸的介绍
脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）又称去氧核糖核酸，是一种分子，双链结构，由脱氧核糖核苷酸（成分为：脱氧核糖、磷酸及四种含氮碱基）组成。可组成遗传指令，引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存，可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA所需。1带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。组成简单生命最少要265到350个基因。
6. 脱氧核糖核酸是干什么用的？
一分钟了解脱氧核糖核酸
7. 什么是脱氧核糖核酸
脱氧核糖核酸是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。脱氧核糖核酸通常又称DNA，是染色体的主要组成部分。脱氧核糖核酸携带合成RNA和蛋白质的遗传信息，并通过半保留复制指导生物发展和生活技能的操作。脱氧核糖核酸由脱氧核糖、磷酸盐和碱基组成，碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤和胸腺嘧啶等。DNA的结构为双螺旋结构，结合非常稳定。脱氧核糖核酸可以存储和传输遗传信息，细胞通过DNA复制遗传信息，并通过互补的含氮碱基序列传递遗传信息。日常生活中，DNA可以用来识别罪犯和犯罪行为、指纹识别和亲子鉴定等，并且法医可以通过从血液、皮肤和唾液等组织和体液中分离出DNA进行法医鉴定。
8. 脱氧核苷酸的制法
脱氧核苷酸是用脱氧核糖核酸（DNA）为原料，经生物酶催化水解反应生成脱氧腺苷酸（dAMP），脱氧鸟苷酸（dGMP）、脱氧胞苷酸（dCMP）和脱氧胸苷酸（dTMP）四种脱氧核苷酸，然后经层析分离获得高纯度四种单一脱氧核苷酸产品。该产品可应用于医药、试剂、精细化工等领域。标准命名法：2’-deoxynucleoside-5’-monophosphate。
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