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1. The beginnings of molecular biology
Eun-Young Lee
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Point
과학적으로 증명된 DNA의 특성
★ DNA는 유전인자를 전달하는 유전물질이다.
★ DNA는 이중나선구조로 되어있다.
DNA
1995, O.J. Simpson murder trial brought DNA fingerprinting
1997, The cloning of Dolly the sheep
2001, Human genome sequence
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DNA
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- Nuclein = Nucleus (핵) (Phosphate (인))
- Chromatin (염색질)
- Complex : deoxyribonucleic acid (DNA)
+ protein
- DNA: deoxyribose (당)+AGTC(4개의 염기)
Historical perspective
The real starting point of this field occurred half a century ago when James D.
Watson and Francis Crick suggested a structure for the salt of deoxyribonucleic
acid (DNA).
The history of the discovery of DNA-from its isolation as “nuclein” from soiled
bandages, to proof that it is the universal hereditary material, to elucidation of
the double helix structure in 1953- is a riveting story.
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Four important principles of scientific discovery:
Rediscovered
A combined approach of in vivo and in vitro studies has led to significant advances
Technological advances
Competition, collaboration, and the tenacity and creativity of individual investigators
Historical perspective
Insights in to heredity from round and wrinkled peas:
Mendelian genetics
Insights into the nature of hereditary material: the
transforming principle is DNA
Creativity in approach leads to the one gene-one enzyme
hypothesis
The importance of technological advances: the Hershey-
Chase experiment
A model for the structure of DNA: the DNA double helix
Historical perspective
Three lines of research led to the discovery that DNA is the hereditary material
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Three lines of research led to the discovery that DNA is the hereditary material
The law of combination of different characters
Insights into heredity from round and wrinkled peas: Mendelian genetics
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- Mendelian genetics
- 1860년대 오스트리아에서 아우구스티누스
회 수도사로 일하고 있는 Gregor Johann
Mendel의 연구로부터 시작
- 유전이란 유전자를 매개로하여 부모에게서 자손으로 이어지
는 형질 전달을 말함
- Germ-plasm: 유전물질이 생식세포를 통해서 다음 세대로
연속적으로 전달된다는 기본적인 개념은 유지되고 있다.
- “서로 다른 형질의 조합에 대핚 법칙”
- 멘델의 법칙은 36년간 무관심속에 방치. 그러나 1900년대
인정받음. 네덜란드, 독일, 오스트리아에 의해 멘델 법칙이
재발견됨
- 유전학 기초 법칙들의 확립- 분리의 법칙, 독립유전의 법
칙, 우성과 열성형질의 개념
Insights into the nature of hereditary material: the transforming principle is DNA
The transforming principle
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- 1928, Fredric Griffith
- Transformation of Streptococcus Pneumonia
-1928년 프레드릭 그리피스는 박테리아 (폐렴구균)의 형질전홖 실험을 통해 DNA가 유전물질임을 증명하
였다.
-결과: 독성의 특성이 죽은 세포로부터 살아있는 무독성 세포로 옮겨지기 때문이다.
-결론: 형질전홖은 일시적인 것이 아니다. 캡슐을 만드는 능력과 숙주를 죽이는 능력은 유전적 특성으로
자손에게 전달된다.
-중요핚 포인트: 고온멸균하여 죽인 유독성 균이 무독성 세포를 유독성 세포로 형질전홖 시킬 수 있다.
Insights into the nature of hereditary material: the transforming principle is DNA
The transforming principle is DNA
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★ The transforming principle is DNA
- 1944, Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty
- 유독성 세포에 존재하는 transformation 물질의 화학적 특성을 규명함.
- 유기용매를 이용해 protein을 제거했을 때도 transformation이 일어남.
- 그런 다음 여러 가지 효소를 이용해 세포 추출물을 분해함.
- 단백질을 파괴하는 trypsin과 chymotrypsin은 transformation에 영향이 끼치지 않음.
- RNA를 분해하는 ribonuclease도 transformation에 관여하지 않았다.
- 이로써 protein과 RNA는 transformation 물질이 아님이 판명되었다.
- 반면 Avery등은 DNA를 분해하는 DNase가 유독성 세포의 transformation
능력을 파괴핚다는 것을 알아냄. 즉, transformation 물질이 DNA임을 암시함.
Insights into the nature of hereditary material: the transforming principle is DNA
The transforming principle is DNA
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Avery experiment
1. Ultra centrifugation (초원심분리)
- 형질전홖 물질의 크기를 추정하기 위해 이용하였고, 형질전홖물질은 아주 빠르게 침전된다. DNA
는 고분자량의 특성을 갖는다.
2. Electrophoresis (전기영동)
- 형질전홖 물질이 전기장에서 얼마나 빠르게 움직이는지 확인했더니 비교적 높은 이동성을 나타냄
3. UV-Visible Spectrophotometer (자외선 흡수 분광광도)
- 형질전홖 물질이 어떤 파장의 자외선 (UV)을 가장 강하게 흡수하는지 알아봤더니 260nm 파장을
강하게 흡수하였다. 이는 DNA의 흡광도와 일치핚다. 반면 단백질은 280nm의 파장을 흡수핚다.
4. Chemical elementary analysis (화학적 원소 분석)
- 형질전홖 물질의 질소 (N)대 인 (P)의 비율이 평균 1.67로 나타났다. 이 수치는 질소와 인을 모두
풍부하게 지니고 있는 DNA의 예상값과 일치하나, 질소가 풍부하고 인이 적은 단백질의 예상 수치
에 비해 아주 낮은 값이다.
The one gene-one enzyme hypothesis
Creativity in approach leads to the one gene-one enzyme hypothesis
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효소 결핍을 찾는 방법
The one gene-one enzyme hypothesis
Creativity in approach leads to the one gene-one enzyme hypothesis
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유전학적 특성을 찾는 방법
DNA is the genetic material of bacteriophage T2
The importance of technological advances: the Hershey-Chase experiment
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The discoverers of the structure of DNA
A model for the structure of DNA: the DNA double helix
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Six of the Nobel winners of 1962
A model for the structure of DNA: the DNA double helix
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Maurice Wilkins (Medicine)
Max Perutz (Chemistry) Francis
Crick (Medicine)
John Steinbeck (Literature)
James Watson (Medicine)
John Kendrew (Chemistry)
X-ray diffraction photograph of DNA
A model for the structure of DNA: the DNA double helix
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- 1952, Franklin이 찍은 DNA x-ray 사진이 DNA 구조를 이해하는 가장 결정적인 단서가 되었다.
-X-ray 실험은 먼저, DNA를 농축하여 점성인 용액으로 만든 다음 바늘로 한 가닥의 섬유를 뽑아낸다. 이 섬유는 단일 분자가 아니라 뽑아내는 힘에 의해 나란히 정렬된 DNA 분자 덩어리였다. 이 섬유를 적당한 습도 상태의 대기 중에 놓아두면 결정처럼 x-ray가 그려진다.
- x 모양으로 정렬된 일련의 점들은 DNA의 구조가 매우 단순함을 의미한다. DNA 분자는 매우 크기때문에 규칙적이고 반복된 구조를 가져야만 단순한 x선 양상을 보일 수 있다. DNA처럼 가늘고 긴 분자가 지닐 수 있는 가장 단순한 반복구조는 나선이다.
