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方向性 (分子生物学)

指数 方向性 (分子生物学)

方向性(Directionality,亦称为定向性)在分子生物學中,是指一個核酸股的端對端化學方位。在核苷五碳糖命名碳原子的規則會形成有「3'端」及「5'端」。沿著核酸結構的相同位置,包括基因、轉錄因子及聚合酶等,都一般是以「上游」(接近5'端)或「下游」(接近3'端)來表示的。 這種命名方法的重要性是容易表示只會從5'至3'合成的核酸,而建立新股的聚合酶,必須以磷酸雙脂鍵附在新核苷的3'羥基。傳統上,脫氧核糖核酸(DNA)及核糖核酸(RNA)序列是由5'至3'表示的。.

29 关系: 基因原子多腺苷酸化分子生物学C端磷酸鹽磷酸酶磷酸雙脂鍵细胞羟基翻譯 (遺傳學)甲基化DNA复制DNA連接酶聚合酶转录因子轉譯脱氧核糖核酸腺苷蛋白质MRNAN端核糖核酸核糖核酸外切酶核酸核苷桑格法5'端帽

基因

基因一词来自希腊语,意思为“生”。是指控制生物性状的遗传信息,通常由DNA序列来承载。基因也可视作基本遗传单位,亦即一段具有功能性的DNA或RNA序列。弄清其序列本身的过程叫基因测序。基因的结构由增强子,启动子及蛋白编码序列组成:即基因产物可以是蛋白质(蛋白质编码基因)及RNA,从而控制生物个体的性状(差異)表现。在一个个体当中所有的基因总和叫基因组。在一个物种中所有等位基因的总合叫基因库。在大多数真核生物中,基因分为细胞核基因及线粒体基因,绿色植物的叶绿体也含有独立于细胞核的叶绿体基因组。人類約有一万九千至兩萬两千個基因。 在真核生物中,染色体在体细胞中是成对存在的。每条染色体上都带有一定数量的基因。一个基因在细胞有丝分裂时有两个对列的位点,称为等位基因,分别来自父与母。依所攜帶性状的表現,又可分为显性基因和隐性基因。 一般来说,同一生物体中的每个细胞體都含有相同的基因(除了已经分化的免疫细胞),但并不是每个细胞中的所有基因携带的遗传信息都会被表現出来。控制基因表达的因素分为传统的遗传学(增强子,启动子序列相关)因素及表观遗传学(DNA甲基化,组蛋白乙酰化和脱乙酰化及RNA干扰相关)因素。職司不同功能的細胞或不同的细胞类型中,活化而表現的基因也不同。在某一细胞类型当中所有被表达的基因叫转录组,所有编码蛋白质的基因叫蛋白质组。通过即时聚合酶链式反应或染色质免疫沉淀-测序可得到转录组及蛋白质组的信息。用电脑处理基因序列的学科叫生物信息学。 人类基因组计划(human genome project, HGP)是一项规模宏大,跨国跨学科的生物信息学项目。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)的30亿个碱基对形成的核苷酸序列,从而繪製人类基因组圖譜,並且辨識其载有的基因,达到破译人类遗传信息的最终目的。该计划起始于1990年于2000年完成。.

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原子

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶「正電」。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。 原子的英文名(Atom)是從希臘語ἄτομος(atomos,“不可切分的”)轉化而來。很早以前,希臘和印度的哲學家就提出了原子的不可切分的概念。 17和18世紀時,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能通過化學手段將其繼續的分解。 19世紀晚期和20世紀早期,物理學家發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,由此證明原子並不是不能進一步切分。 量子力學原理能夠為原子提供很好的模型。 與日常體驗相比,原子是一個極小的物體,其質量也很微小,以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子,例如掃描式穿隧電子顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核,其中的亞原子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素,可以進行放射性衰變。這直接導致核轉化,即亞原子核中的中子數或質子數發生變化。 原子佔據一組穩定的能級,或者稱為軌道。當它們吸收和放出​​中子的時候,中子也可以在不同能級之間跳躍,此時吸收或放出原子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學屬性,並且對中子的磁性有著很大的影響。.

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多腺苷酸化

多腺苷酸化(Polyadenylation)是指多聚腺苷酸與信使RNA(mRNA)分子的共價鏈結。在蛋白質生物合成的過程中,這是產生準備作翻譯的成熟mRNA的方式的一部份。在真核生物中,多聚腺苷酸化是一種機制,令mRNA分子於它們的3'端中斷。多聚腺苷酸尾(Poly-A Tail)保護mRNA,免受核酸外切酶攻擊,並且對轉錄終結、將mRNA從細胞核輸出及進行翻譯都十分重要。一些原核生物的mRNA都會被多聚腺苷酸化,但多聚腺苷酸尾的功能則與真核生物有所不同。 當脱氧核糖核酸(DNA)在細胞核內轉錄成核糖核酸(RNA)的過程中及完成後,多聚腺苷酸化就會出現。當轉錄停止後,mRNA鏈會由核酸外切酶及RNA聚合酶切開。切開位點的附近有著AAUAAA序列。當mRNA被切開後,會加入50-250個腺苷到切開位點的3'端上。這個反應是由多聚腺苷酸聚合酶完成的。.

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分子生物学

分子生物学(Molecular biology)是对生物在分子層次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解,包括DNA,RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。.

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C端

C端(亦作C-端,C-terminus),又稱碳端、羧基端,指多肽鏈具有遊離的α羧基的末端。在翻譯過程中,多肽鏈是從N端往C端合成的,因而在書寫多肽序列時,從N端開始書寫,從左到右寫到C端。.

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碳(Carbon,拉丁文意為煤炭)是一種化學元素,符號為C,原子序数為6,位於元素週期表中的IV A族,屬於非金屬。每個碳原子有四顆能夠進行鍵合的電子,因此其化合價通常為4。自然產生的碳由三種同位素組成:12C和13C為穩定同位素,而14C則具放射性,其半衰期約為5,730年。碳是少數幾個自遠古就被發現的元素之一(見化學元素發現年表)。 碳的同素異形體有數種,最常見的包括:石墨、鑽石及無定形碳。這些同素異形體之間的物理性質,包括外表、硬度、電導率等等,都具有極大的差異。在正常條件下,鑽石、碳納米管和石墨烯的熱導率是已知材質中最高的。 所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态,其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕,甚至連氧都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4,並在一氧化碳及過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石、白雲石和二氧化碳,但也大量出現在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的,目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物,但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。 碳的豐度在地球地殼中排列第15(见地球的地殼元素豐度列表),並在全宇宙中排列第4(见化學元素豐度),名列氫、氦和氧之下。由於碳元素極為充沛,再加上它在地球環境下所能產生的聚合物種類極為繁多,因此碳是地球上所有生物的化學根本。.

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磷酸鹽

磷酸鹽(phosphate,符号:),是磷酸的鹽,在無機化學、生物化學及生物地質化學上是很重要的物質。.

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磷酸酶

磷酸酶是一种能够将对应底物去磷酸化的酶,即通过水解磷酸单酯将底物分子上的磷酸基团除去,并生成磷酸根离子和自由的羟基。磷酸酶的作用与激酶的作用正相反,激酶是磷酸化酶,可以利用能量分子,如ATP,将磷酸基团加到对应底物分子上。在许多生物体中都普遍存在的一种磷酸酶是碱性磷酸酶。 磷酸酶可以被分为两类:半胱氨酸依赖的磷酸酶和金属磷酸酶(其活性依赖位于活性位点上的金属离子)。.

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磷酸雙脂鍵

#重定向 磷酸二酯鍵.

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细胞

细胞(Cell)是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹其外)。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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羟基

基,又称氢氧基,化学式为–OH,是含有氧原子以共價鍵與氫原子連接的化學官能團,有時也稱為醇官能團,是常见的极性基团。羥基基團以共價鍵結合羰基(–C.

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翻譯 (遺傳學)

#重定向 翻譯 (生物學).

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甲基化

基化(methylation)指向底物引入甲基的过程,一般是以甲基取代氢原子。 在生物系统内,甲基化是经酶催化的,这种甲基化涉及重金属修饰、基因表达的调控、蛋白质功能的调节以及核糖核酸(RNA)加工。重金属修饰可以在生物系统外发生。组织样本的化学甲基化也是组织染色的方法之一。.

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DNA复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂分裂间期进行的以一个亲代DNA分子为模板合成子代DNA链的过程。复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样(排除突变等不定因素)。 DNA复制是一种在所有的生物体内都会发生的生物学过程,是生物遗传的基础。对于双链DNA,即绝大部分生物体内的DNA来说,在正常情况下,这个过程开始于一个亲代DNA分子,最后产生出两个相同的子代DNA分子。亲代双链DNA分子的每一条单链都被作为模板,用以合成新的互补单链,这一过程被称为半保留复制。细胞的校正机制确保了DNA复制近乎完美的准确性。 在细胞当中,DNA复制起始于基因组的特殊位点,称为“起始位点”。起始于起始位点的DNA解链和新链的合成会形成复制叉。除了DNA聚合酶外,一些酶通过添加和模板相配的核苷酸来合成新DNA,一些和复制叉连接的其他蛋白对DNA的复制起始和延伸起辅助作用。 DNA复制也可以在体外(即人工地)进行,从细胞中分离的DNA聚合酶和人造的DNA复制引物可以用来启动以已知序列的DNA分子为模板的复制,聚合酶链式反应(PCR)是一种常见的实验室技术,这种采用了循环方式的人工合成,在一个DNA池中扩增出特定的DNA片段。.

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DNA連接酶

DNA連接酶(),也称DNA黏合酶,在分子生物學中扮演一個既特殊又關鍵的角色,那就是把兩條DNA黏合成一條。無論是雙股或是單股DNA的黏合,DNA連接酶都可以藉由形成磷酸雙脂鍵將DNA在3'端的尾端與5'端的前端連在一起。雖然在細胞內也有其他的蛋白質,例如像是DNA聚合酶在其中一股DNA為模板的情況下,將另一邊的DNA單股斷裂端,透過聚合反應的過程形成磷酸雙脂鍵來黏合DNA。但是DNA聚合酶的黏合過程卻只是聚合反應一個附帶的功能而已,真正在細胞內扮演DNA黏合反應的工作還是以DNA連接酶為主。 顧名思義,DNA連接酶的功能便是在黏合斷裂的DNA,而細胞內只有DNA複製與DNA修復的反應牽涉到DNA斷裂的合成,因此DNA連接酶就是在上述的兩個機制扮演重要的角色。除了細胞內的黏合反應,隨著分子生物學的進展,幾乎大多數的分子生物實驗室都會利用DNA連接酶來進行重組DNA的實驗,或許這也可以被規類為其另一著重要的功能。.

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聚合酶

聚合酶 (polymeraseis)是一类将小分子核苷酸聚合成大分子核酸聚合物的酶(EC编号2.7.7.6/7/19/48/49),通过与模板连进行碱基配对来实现复制,根据产物分子是DNA还是RNA可分为DNA聚合酶与RNA聚合酶。 而负责其它生物聚合物生成的酶没有被称为聚合酶不得不说是一个历史意外,例如负责氨基酸合成蛋白质的酶复合物被称为核糖体而不是“蛋白质聚合酶”。 一个著名的聚合酶是来自嗜热细菌水生栖热菌(Taq)的Taq DNA聚合酶(PDB, EC 2.7.7.7)广泛用于分子生物学中的聚合酶链式反应技术。 其他知名的聚合酶包括:.

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转录因子

在分子生物学中,转录因子(英語:Transcription factor)是指能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质,这些蛋白质能调控其基因的转录。转录因子可以调控核糖核酸聚合酶(RNA聚合酶,或叫RNA合成酶)与DNA模板的结合。转录因子一般有不同的功能区域,如DNA结合结构域与效应结构域。转录因子不单与基因上游的启动子区域结合,也可以和其它转录因子形成转录因子复合体来影响基因的转录。 转录因子是与DNA特异性结合的一系列蛋白质。结合在DNA上的启动子以及增强子之类控制转录的区域上,促进或者抑制DNA上的遗传信息向RNA转录的过程。转录因子的这一机能可以单独,或者通过与其它蛋白质形成复合体来完成。人类的基因组上已经推定出大约1800个基因控制转录因子的编码。.

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轉譯

#重定向 翻譯 (生物學).

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脱氧核糖核酸

--氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid,縮寫:DNA)又稱--氧核醣核酸,是一種生物大分子,可組成遺傳指令,引導生物發育與生命機能運作。主要功能是資訊儲存,可比喻為「藍圖」或「配方」。其中包含的指令,是建構細胞內其他的化合物,如蛋白質與核醣核酸所需。帶有蛋白質編碼的DNA片段稱為基因。其他的DNA序列,有些直接以本身構造發揮作用,有些則參與調控遺傳訊息的表現。 DNA是一種長鏈聚合物,組成單位稱為核苷酸,而糖類與磷酸藉由酯鍵相連,組成其長鏈骨架。每個糖單位都與四種鹼基裡的其中一種相接,這些鹼基沿著DNA長鏈所排列而成的序列,可組成遺傳密碼,是蛋白質氨基酸序列合成的依據。讀取密碼的過程稱為轉錄,是根據DNA序列複製出一段稱為RNA的核酸分子。多數RNA帶有合成蛋白質的訊息,另有一些本身就擁有特殊功能,例如核糖體RNA、小核RNA與小干擾RNA。 在細胞內,DNA能組織成染色體結構,整組染色體則統稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行複製,此過程稱為DNA複製。對真核生物,如動物、植物及真菌而言,染色體是存放於細胞核內;對於原核生物而言,如細菌,則是存放在細胞質中的拟核裡。染色體上的染色質蛋白,如組織蛋白,能夠將DNA組織並壓縮,以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用,進而調節基因的轉錄。.

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腺苷

腺苷(Adenosine)是核苷的一種,由核糖(呋喃核糖)與腺嘌呤的一部分組成,中間由β-N9-配糖鍵(β-N9-glycosidic bond)連結。 腺苷在生物化學上扮演重要角色,包括以腺苷三磷酸(ATP)或腺苷雙磷酸(ADP)形式轉移能量,或是以環狀腺苷單磷酸(cAMP)進行信號傳遞等。此外腺苷也是一種抑制性神經傳導物(inhibitory neurotransmitter),可能會促進睡眠。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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MRNA

#重定向 信使核糖核酸.

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N端

N端(亦作N-端,N-terminus),又稱氮端、氨基端,指多肽鏈具有遊離的α氨基的末端。在轉譯過程中,多肽鏈是從N端往C端合成的,因而在書寫表示多肽序列時,從N端開始書寫,從左到右寫到C端。.

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核糖核酸

核糖核酸(Ribonucleic acid),簡稱RNA,是一類由核糖核苷酸通過3',5'-磷酸二酯鍵聚合而成的線性大分子。自然界中的RNA通常是單鏈的,且RNA中最基本的四種鹼基爲A(腺嘌呤)、U(尿嘧啶)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)通過轉錄後修飾,RNA可能會帶上(Ψ)這樣的稀有鹼基,相對的,與RNA同爲核酸的DNA通常是雙鏈分子,且含有的含氮鹼基爲A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)四種。 RNA有着多種多樣的功能,可在遺傳編碼、翻譯、調控、基因表達等過程中發揮作用。按RNA的功能,可將RNA分爲多種類型。比如,在細胞生物中,mRNA(信使RNA)爲遺傳信息的傳遞者,它能夠指導蛋白質的合成。因爲mRNA有編碼蛋白質的能力,它又被稱爲編碼RNA。而其他沒有編碼蛋白質能力的RNA則被稱爲非編碼RNA(ncRNA)。它們或通過催化生化反應,或通過調控或參與基因表達過程發揮相應的生物學功能。比如,tRNA(轉運RNA)在翻譯過程中起轉運RNA的作用,rRNA(核糖體RNA)於翻譯過程中起催化肽鏈形成的作用,(小RNA)起到調控基因表達的作用。此外,RNA病毒甚至以RNA作爲它們的遺傳物質。 RNA通常由DNA通過轉錄生成。RNA在細胞中廣泛分佈,真核生物的細胞核、細胞質、粒線體中都有RNA。.

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核糖核酸外切酶

核糖核酸外切酶(Exoribonucleases)是核糖核酸(RNA)的外切酶,是一種能降解RNA,並在5'端或3'端的核苷酸移除的酶。能移除5'端核苷酸的這種酶稱作「5'-3'核糖核酸外切酶」,而能移除3'端的則稱作「3'-5'核糖核酸外切酶」。 此類酶有兩種機理,分別是以水(水解活性)或以無機磷酸鹽(磷酸解活性)去破壞RNA上的核苷酸-核苷酸鍵。水解核糖核酸外切酶分類在EC3.1中,因以水去降解RNA,因此生成單磷酸核苷;而以無機磷酸鹽降解的則因有外在磷酸鹽加在生成分子上,因此形成二磷酸核苷。 核糖核酸外切酶存在於所有生命的界別中,包括細菌、古菌及所有真核生物。能對不同類別的RNA種類作用,包括信使RNA、tRNA、核糖體RNA及微RNA。核糖核酸外切酶可簡單如單個蛋白質分子的(如核糖核酸酶D和核糖核酸酶PH),亦可以複雜至包含多個蛋白質分子的外切體複合物(當中包括核糖核酸外切酶的四個家族)。.

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核酸

核酸(nucleic acids)是一种通常位于细胞核内的大型生物分子,負責生物体遗传信息的携带和传递。核酸有兩大類,分別是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。 核酸的单体结构为核苷酸。每一个核苷酸分子由三部分组成:一个五碳糖、一个含氮碱基、和一个磷酸基。如果其五碳糖是脱氧核糖則為脱氧核糖核苷酸,此單體之聚合物是DNA。如果其五碳糖是核糖則為核糖核苷酸,此單體之聚合物是RNA。核苷酸也被称为核苷酸磷酸盐。 核酸是最重要的生物大分子(其余为氨基酸/蛋白质,糖/碳水化合物,脂质和/脂肪)。它们大量存在于所有活的东西,功能有编码,传递和表达遗传信息 - 换句话说,信息通过核酸序列被传递。DNA分子含有生物物种的所有遗传信息,为双链分子,其中大多数是链状结构大分子,也有少部分呈环状结构,分子量一般都很大。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达,为单链分子,分子量要比DNA小得多。 核酸存在于所有动植物细胞、微生物和病毒、噬菌体内,是生命的最基本物质之一,对生物的生长、遗传、变异等现象起着重要的决定作用。 核酸是在1869年被科学家弗雷德里希·米歇尔发现。核酸实验研究构成了现代生物学和医学研究的重要组成部分,形成了基因组和法医学,以及生物技术和制药行业的基础。.

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核苷

核苷(英語:Nucleoside)是一類醣甘胺(glycosylamine)分子,組成物是鹼基加上環狀核糖或去氧核糖。例如胞苷、尿苷、腺苷、鳥苷與胸腺苷,這些核苷加上一個磷酸基团就是核苷酸,為DNA與RNA的組成單位。 核苷酸的結構:.

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桑格法

#重定向 桑格测序.

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5'端帽

5'端帽(five prime cap)是在真核生物中信使RNA(mRNA)的5'端经修改後形成的的雙核苷酸端点。5'加帽的過程對建立成熟的mRNA作翻譯非常重要。加帽確保了mRNA在蛋白質生物合成中進行轉譯的穩定性,並在細胞核中是高度調控的過程。.

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