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

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1 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

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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』

10 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

11 版權聲明 版權聲明 版權聲明 11 11

12 作品 授權條件 作者/來源 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版 /07/20 visited 佛朗西斯·克里克 (Francis Harry Compton Crick) 2010/07/20 visited

13 作品 授權條件 作者/來源 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版 /07/20 visited Wiki User: Ktbn 2010/07/20 visited

14 作品 授權條件 作者/來源 Electric goat
2010/07/20 visited NIH 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版 /07/20 visited William M. Connolley

15 作品 授權條件 作者/來源 The Novartis Foundation
2010/07/20 visited 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版 /07/20 visited Schutz

16 作品 授權條件 作者/來源 Richard Wheeler (Zephyris)
2010/07/20 visited 源起 = Origins eng /Discovery播映, 百禾傳播出版 /07/20 visited 觀念生物學/霍格蘭(Mahlon Hoagland),竇德生(Bert Dodson)著; 李千毅譯

17 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 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 2010/08/11 visited