本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」台灣2.5版授權釋出 遺傳機制 Century of Discoveries: Genetics 第 5 單元：遺傳機制  莊榮輝教授 Crick 的 DNA 素描 生物遺傳竟然可用單純的機械性複製來說明之 所有生物都是 DNA 用來傳遞其自身的軀殼爾 本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」台灣2.5版授權釋出 C14 1 30’ (15.5’) WIKIPEDIA

遺傳機制 奧地利神父孟德爾觀察豌豆外型變化發現遺傳定律 2 觀察豌豆的七種形質，初見遺傳學定律。 個體的每種遺傳形質都有兩個控制單位。 我的時代將會來臨 高 T 矮 s 個體的每種遺傳形質都有兩個控制單位。 此二單位在生成配子 (精子、卵子) 時分開。 每個配子只分得其中之一種單位。 來自父母雙系的配子經雜交後結合成胚。 胚胎回復兩個單位，但各來自父母雙方。 此二單位對形質影響力不同︰顯性、隱性。 觀察現象 表型 第一子代 (F1) 自交 TT ss Ts Ts 雜 交 T s T s T s Ts Ts Ts Ts TT Ts Ts ss 推論原因 Tall Tall Tall Tall Tall Tall Tall short 此論文起初遭退稿，發表後也被埋沒了 35 年。 2

遺傳機制 二十世紀初摩根觀察果蠅遺傳奠定現代遺傳學基石 3 摩根看過孟德爾的論文，以果蠅重複其交配實驗，發現在動物中也大致依循相同的遺傳定律 (但比例有差異)。 Marker 但是摩根觀察到白眼果蠅永遠是雄性，發現與性別連結的基因，這些基因都位於決定性別的染色體上。 母 公 決定性別的染色體 白眼 基因 染色體上含有遺傳物質，當時已知是核酸 DNA，然而還不明白遺傳的精確分子機制，一直要等到 1953 年，發生驚天動地的事。 3 WIKIPEDIA

遺傳機制 在劍橋大學發現的 DNA 核酸構造解決遺傳之謎 4 Watson 與 Crick 是一對奇異組合，並沒有做過任何實驗，只到處收集相關資料，竟然能推出 DNA 的確實構造，此構造可以完美解釋遺傳機制。 Cavendish Laboratory, Cambridge University 早先，在倫敦王家學院的 Rosalind Franklin 以 X光繞射法 發現 DNA 是螺旋狀長條巨分子。 Watson 在參訪時得知此消息，是他正確推出 DNA 構造的關鍵。 更早，哥倫比亞大學 Erwin Chargaff 分析發現組成 DNA 構造的四種小分子 (A, T, C, G) 有固定的比例；任何生物中，永遠是 A=T 且 C=G。這點使得 Watson 以模型拼湊出 AT 與 CG 的配對。 陳之藩︰劍河倒影 4 WIKIPEDIA

遺傳機制 DNA 的構造完美地說明了遺傳物質如何複製 5 DNA 是長條巨分子，有點像錄音帶般地貯藏著遺傳密碼 (A,T,C,G)；可以在酒精中抽取出來，並且分析這些密碼的序列。人體的全部密碼已經被解出，總共有 30 億 (3 Giga) 個密碼單位。 DNA 在酒精中 沈澱成長絲狀 DNA 雙螺旋由兩股長鏈相互捲繞而成，每股長鏈上有連續密碼，而兩股之間的密碼，是以 A=T, C≡G 互補性配對。 以如此配對方式，若兩股長鏈解開，各自可以取用細胞中的自由 A,T,C,G 分子，依照互補規則，各自複製成一條完整雙螺旋，兩條完全一樣，這就是基因遺傳的基本機制。 簡單到近乎完美 5 WIKIPEDIA

遺傳機制 遺傳密碼變異所造成的突變是生物演化的基礎 6 DNA 的複製可能出錯而造成變異，對生物的影響好壞都有可能。變異造成生物多樣性，產生各種生命形式，豐富整個地球生物圈。 突變 人類與黑猩猩的基因差異不到 1%。這麼小的差異就足以造成兩者在智慧、文化與生理的懸殊對比？只就基因差異顯然無法解釋一切。 可能基因的表現與調節，對生物的最後發展有重大的影響。 天下文化︰觀念生物學 The Way Life Works (Hoagland & Dodson) 各種生物的胚胎，在發育過程中有段時期非常相似，顯示生物間的密切演化關係。 人類之珍貴可能不只是生物層面 6 鳥類確定是由恐龍演化而來

陳之藩：劍河倒影 (13) 不鑄大錯：Cavendish (11) 風雨中談到深夜 ... 對於在風雨中談到深夜的學院生活，都有一種甜蜜的回憶。 ... 到深夜而仍口敝舌焦的在辯論 ... 桌上狼藉的咖啡杯 ... ... 你絕難聽到什麼結論，最後是把你心天上堆起疑雲，腦海裡捲起巨浪， 進來時曾覺得清醒的不得了，出去時帶走無數的問題。 King’s College, Cambridge University 莊榮輝

關鍵名詞 孟德爾 Mendel 遺傳學 genetics 基因 gene 摩根 Morgan 顯性、隱性 表型 phenotype 雙螺旋 double helix 鹼基 base (A,T,C,G) 互補 A=T, C=G 30 億對 (3G) 十萬基因 基因複製 突變 mutation 演化 evolution 基因表現 生命的共通性

孟德爾對生物學的最重要貢獻？ 『生物遺傳是以 [基因] 為單位』 摩根研究果蠅得到何種重要結論？ 『基因貯藏在細胞核中的染色體』 基因是如何組成？ 『染色體 DNA 上的 A,T,C,G 序列』 發現 DNA 雙螺旋構造有何重大意義？ 『基因貯藏在互補的雙股 DNA 上』 『雙股 DNA 分開後可以各自複製』

有關遺傳基因何者正確？ (1) 基因是貯藏在細胞核的染色體 (2) 遺傳學理論最早由摩根所提出 (3) 基因是由密碼 A,T,C,G 所組成 (4) 基因之複製不容許有任何錯誤 (5) 細胞所有基因的表現能力相同 ■ Quiz

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作品 授權條件 作者/來源 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版http://tulips.ntu.edu.tw:1081/search*cht/tCentury+of+Discoveries/tcentury+of+discoveries/1,1,5,B/frameset&FF=tcentury+of+discoveries+eng&3,,5 2010/07/20 visited 佛朗西斯·克里克 (Francis Harry Compton Crick) http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:FirstSketchOfDNADoubleHelix.jpg 2010/07/20 visited

作品 授權條件 作者/來源 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版http://tulips.ntu.edu.tw:1081/search*cht/tCentury+of+Discoveries/tcentury+of+discoveries/1,1,5,B/frameset&FF=tcentury+of+discoveries+eng&3,,5 2010/07/20 visited Wiki User: Ktbn http://en.wikipedia.org/wiki/File:EyeColors.jpg 2010/07/20 visited

作品 授權條件 作者/來源 Electric goat http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sexlinked_inheritance_white.jpg 2010/07/20 visited NIH http://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/popup_htm/03_watCrk.htm 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版http://tulips.ntu.edu.tw:1081/search*cht/tCentury+of+Discoveries/tcentury+of+discoveries/1,1,5,B/frameset&FF=tcentury+of+discoveries+eng&3,,5 2010/07/20 visited William M. Connolley http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cavendish_Laboratory_door.jpg

作品 授權條件 作者/來源 The Novartis Foundation http://www.wellesley.edu/womensreview/archive/2002/11/highlt.html 2010/07/20 visited 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版http://tulips.ntu.edu.tw:1081/search*cht/tCentury+of+Discoveries/tcentury+of+discoveries/1,1,5,B/frameset&FF=tcentury+of+discoveries+eng&3,,5 2010/07/20 visited Schutz http://en.wikipedia.org/wiki/File:Crick-stainedglass-gonville-caius.jpg

作品 授權條件 作者/來源 Richard Wheeler (Zephyris) http://zh.wikipedia.org/zh-tw/File:DNA_orbit_animated.gif 2010/07/20 visited 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版http://tulips.ntu.edu.tw:1081/search*cht/tCentury+of+Discoveries/tcentury+of+discoveries/1,1,5,B/frameset&FF=tcentury+of+discoveries+eng&3,,5 2010/07/20 visited 觀念生物學/霍格蘭(Mahlon Hoagland),竇德生(Bert Dodson)著; 李千毅譯 http://tulips.ntu.edu.tw/search~S5*cht?/X{215832}{213e27}{214b79}{214a55}{213a60}+&searchscope=5&SORT=D/X{215832}{213e27}{214b79}{214a55}{213a60}+&searchscope=5&SORT=D&SUBKEY=%E8%A7%80%E5%BF%B5%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%B8%20/1%2C113%2C113%2CB/frameset&FF=X{215832}{213e27}{214b79}{214a55}{213a60}+&searchscope=5&SORT=D&1%2C1%2C

作品 授權條件 作者/來源 觀念生物學/霍格蘭(Mahlon Hoagland),竇德生(Bert Dodson)著; 李千毅譯 http://tulips.ntu.edu.tw/search~S5*cht?/X{215832}{213e27}{214b79}{214a55}{213a60}+&searchscope=5&SORT=D/X{215832}{213e27}{214b79}{214a55}{213a60}+&searchscope=5&SORT=D&SUBKEY=%E8%A7%80%E5%BF%B5%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%B8%20/1%2C113%2C113%2CB/frameset&FF=X{215832}{213e27}{214b79}{214a55}{213a60}+&searchscope=5&SORT=D&1%2C1%2C 2010/07/20 visited 台灣大學  生化科技學系及微生物與生化學研究所 莊榮輝 http://ship.nmmst.gov.tw/technology/technology02_04.asp 2010/08/11 visited