DNA是所有生物体的遗传物质,包括人类。
DNA通过由四个化学基地组成的代码存储信息:(腺嘌呤),T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶)和G(鸟嘌呤),这是这四个基座的顺序(或序列),其决定了DNA提供的信息。该信息用作建筑和维护生物体的所有细胞的指令。图1.说明了这四个基础是如何组织的。人类基因组由大约32亿基对组成。
图1. DNA由缩写为A,T,C和G的核苷酸组成。它们作为A-T和G-C对。
图2. DNA以双螺旋为组织。它被称为反平行,因为一个股线在5'→3'方向上运行,另一条股线在3'→5'方向上运行。
DNA由沿扭曲在一起的相反方向运行的2个股线组成,也称为双螺旋。股线由核苷酸和脱氧糖组成。磷酸二酯链接彼此相互连接,磷酸盐之间的氢键导致DNA链扭曲。两条链与互补核苷酸之间的弱氢键合并。含氮基础是梯子上的梯级的“内部”。腺嘌呤与胸腺嘧啶和胞嘧啶与鸟嘌呤结合(图2)。
DNA储存在每个细胞的核中。这意味着可以从含有真核细胞的任何样品中收获DNA。通常,收集血液样品,然后从白细胞中提取DNA(红细胞不含核)。如果血液取样是不可能的或过于危险的(儿童,动物,取证),也可以从口拭子(含有上皮细胞)或少量毛囊中提取较少量的DNA。
有几种类型的DNA,包括基因组,互补,线粒体和非编码DNA。基因组DNA是全长DNA序列,包括编码(外显子)和非编码(内含子)。我们体内的所有细胞将具有相同的基因组DNA序列,除非在生命过程中发生了体细胞突变或畸变。
通过RNA的逆转录产生互补DNA;它通常用于定量PCR方法以量化基因表达水平。因为基于RNA模板产生互补DNA,所以它仅含有基因的外显子。在线粒体中存在的DNA也称为线粒体DNA。在人类中,线粒体DNA只能从母亲身上传递。非分量DNA表示不为任何特异性蛋白质代码的DNA序列。人类在基因组中具有高百分比的非编码DNA;事实上,近98%的基因组由非编码DNA组成!
可以从任何细胞中提取DNA。首先,我们需要破坏细胞(也称为细胞裂解)。这可以使用化学和物理方法,研磨或超声处理细胞来实现。一旦细胞破坏,我们需要通过添加表面活性剂或洗涤剂来除去膜脂质,使用蛋白酶消化蛋白质,并使用RNase去除RNA。在此之后,我们可以促使DNA(例如,使用乙醇),并从细胞中的所有其他材料中分离DNA。
提取DNA有几种方法可供选择;最常用的方法之一是使用苯酚和氯仿;然而,已经开发出了更简单、更安全的新方法,例如使用列分离。请注意,与血液样本或组织样本相比,从骨骼样本中提取DNA是相当棘手的。有许多商业试剂盒可用于提取特定样本,如骨骼样本。