American Nobel laureate hauv chemistry Kary Mullis tuag hauv California thaum muaj hnub nyoog 74. Raws li nws tus poj niam, kev tuag tshwm sim thaum Lub Yim Hli 7. Qhov ua rau yog lub plawv thiab ua pa tsis ua haujlwm vim mob ntsws.
James Watson nws tus kheej, tus neeg nrhiav pom DNA molecule, yuav qhia peb txog qhov kev pab cuam nws tau ua rau biochemistry thiab nws tau txais Nobel nqi zog.
Tshaj tawm los ntawm phau ntawv los ntawm James Watson, Andrew Berry, Kevin Davis
DNA. Keeb kwm ntawm Genetic Revolution
Tshooj 7. Tib neeg genome. Lub neej scenario
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Cov tshuaj tiv thaiv kab mob polymerase (PCR) tau tsim nyob rau xyoo 1983 los ntawm biochemist Carey Mullis, uas ua haujlwm ntawm Cetus. Qhov kev tshawb pom ntawm cov tshuaj tiv thaiv no yog qhov zoo heev. Tom qab ntawd Mullis rov qab hais tias: βIb hmo Friday thaum lub Plaub Hlis 1983, kuv muaj ib qho mob hnyav. Kuv nyob tom qab lub log, tsav tsheb los ntawm lub hli ci ntsa iab, txoj kev hla roob hauv Northern California, thaj av ntawm hav zoov redwood. " Nws yog qhov txaus siab tias nws tau nyob hauv qhov xwm txheej uas kev tshoov siab ntaus nws. Thiab nws tsis yog tias sab qaum teb California muaj txoj kev tshwj xeeb uas txhawb kev pom; Nws tsuas yog tias nws tus phooj ywg ib zaug pom Mullis ua nrawm nrawm ntawm txoj kev tsheb thauj mus los thiab nws tsis thab nws kiag li. Ib tug phooj ywg hais rau New York Times: βMullis muaj lub zeem muag tias nws yuav tuag los ntawm kev tsoo rau hauv tsob ntoo liab. Yog li ntawd, nws tsis ntshai dab tsi thaum tsav tsheb, tshwj tsis yog tias muaj tsob ntoo redwood loj hlob raws txoj kev. " Lub xub ntiag ntawm redwoods raws txoj kev yuam Mullis kom mloog zoo thiab ... ntawm no nws yog, kev pom. Mullis tau txais Nobel nqi zog hauv Chemistry rau nws qhov kev tsim tawm hauv xyoo 1993 thiab txij li ntawd los tau dhau los ua neeg txawv txawv hauv nws qhov kev ua. Piv txwv li, nws yog ib tus neeg txhawb nqa ntawm kev hloov kho txoj kev xav tias AIDS tsis cuam tshuam nrog HIV, uas ua rau nws tus kheej lub koob npe nrov thiab cuam tshuam nrog cov kws kho mob.
PCR yog cov tshuaj tiv thaiv yooj yim. Txhawm rau nqa nws tawm, peb xav tau ob qho tshuaj lom neeg ua ke primers uas ua tiav rau qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm cov DNA uas yuav tsum tau ua. Primers yog luv luv ntawm ib leeg-stranded DNA, txhua txog 20 lub hauv paus khub ntev. Lub peculiarity ntawm primers yog tias lawv sib haum mus rau DNA seem uas yuav tsum tau amplified, uas yog, tus qauv DNA.
(Duab clickable) Kary Mullis, inventor ntawm PCR
Qhov tshwj xeeb ntawm PCR yog raws li kev tsim cov complexes ntawm cov qauv thiab primers, luv luv hluavtaws oligonucleotides. Txhua tus primers yog complementary rau ib tug ntawm cov strands ntawm ob-stranded template thiab txwv qhov pib thiab xaus ntawm lub amplified cheeb tsam. Qhov tseeb, qhov tshwm sim "matrix" yog tag nrho genome, thiab peb lub hom phiaj yog cais cov seem ntawm kev txaus siab rau peb los ntawm nws. Txhawm rau ua qhov no, cov qauv DNA ob npaug yog rhuab mus rau 95 Β° C rau ob peb feeb kom cais cov DNA strands. Cov theem no yog hu ua denaturation vim hais tias cov hydrogen bonds ntawm ob DNA strands tau tawg. Thaum cov strands tau sib cais, qhov kub thiab txias yog txo kom tso cai rau cov primers khi rau ib leeg-stranded template. DNA polymerase pib DNA replication los ntawm kev khi rau ib tug stretch ntawm nucleotide saw. Lub enzyme DNA polymerase replicates lub template strand siv primer ua primer los yog piv txwv rau luam. Raws li qhov tshwm sim ntawm thawj lub voj voog, peb tau txais ntau qhov sib txuas ua ke ob npaug ntawm ib ntu DNA. Tom ntej no peb rov ua qhov txheej txheem no. Tom qab txhua lub voj voog peb tau txais ib cheeb tsam hauv ob qhov ntau. Tom qab nees nkaum-tsib lub voj voog PCR (uas yog, tsawg dua ob teev), peb muaj thaj tsam DNA txaus siab rau peb hauv tus nqi 225 npaug siab dua qhov qub (uas yog, peb tau nthuav dav nws kwv yees li 34 lab lub sijhawm). Qhov tseeb, ntawm cov tswv yim peb tau txais kev sib xyaw ntawm primers, template DNA, DNA polymerase enzyme thiab dawb hauv paus A, C, G thiab T, tus nqi ntawm cov tshuaj tiv thaiv tshwj xeeb (tsuas yog cov primers) loj hlob exponentially, thiab tus lej. ntawm "ntev" DNA luam yog linear, yog li nyob rau hauv cov tshuaj tiv thaiv cov khoom dominates.
Amplification ntawm qhov xav tau DNA seem: polymerase saw cov tshuaj tiv thaiv
Thaum ntxov ntawm PCR, qhov teeb meem tseem ceeb yog cov hauv qab no: tom qab txhua lub voj voog cua sov-txias, DNA polymerase yuav tsum tau ntxiv rau cov tshuaj tiv thaiv sib tov, vim nws tsis ua haujlwm ntawm qhov kub ntawm 95 Β° C. Yog li ntawd, nws yog ib qho tsim nyog yuav tau rov ntxiv nws ua ntej txhua 25 lub voj voog. Cov txheej txheem tshuaj tiv thaiv tsis zoo, yuav tsum tau siv sijhawm ntau thiab cov enzyme polymerase, thiab cov khoom siv kim heev. Hmoov zoo, Niam Xwm tuaj cawm. Ntau tus tsiaj zoo siab rau qhov kub siab tshaj 37 Β° C. Vim li cas daim duab 37 Β° C thiaj li tseem ceeb rau peb? Qhov no tshwm sim vim tias qhov ntsuas kub no yog qhov zoo rau E. coli, los ntawm cov polymerase enzyme rau PCR yog thawj zaug tau. Nyob rau hauv cov xwm txheej muaj cov kab mob uas nws cov proteins, ntau tshaj li lab xyoo ntawm kev xaiv ntuj, tau dhau los ua cov tshuaj tiv thaiv rau qhov kub thiab txias. Nws tau raug thov kom siv DNA polymerases los ntawm cov kab mob thermophilic. Cov enzymes no tau dhau los ua cov thermostable thiab muaj peev xwm tiv taus ntau cov tshuaj tiv thaiv kab mob. Lawv siv tau ua kom yooj yim thiab siv PCR. Ib qho ntawm thawj thermostable DNA polymerases raug cais tawm ntawm cov kab mob Thermus aquaticus, uas nyob hauv cov dej kub ntawm Yellowstone National Park, thiab tau hu ua Taq polymerase.
PCR sai dhau los ua tus neeg ua haujlwm ntawm Human Genome Project. Feem ntau, cov txheej txheem tsis txawv ntawm qhov tsim los ntawm Mullis, nws tsuas yog ua haujlwm xwb. Peb tsis yog nyob ntawm ib pawg neeg ntawm cov tub ntxhais kawm tiav uas dim-witted mob siab rau nchuav cov kua dej rau hauv cov raj yas. Hauv cov chaw soj nstuam niaj hnub ua cov kev tshawb fawb molecular genetic, qhov haujlwm no yog ua los ntawm cov neeg hlau conveyors. PCR neeg hlau koom nrog hauv qhov kev sib txuas ua ke loj npaum li Human Genome ua haujlwm tsis tu ncua nrog cov ntim loj ntawm cov khoom siv hluav taws xob ruaj khov polymerase. Qee cov kws tshawb fawb ua haujlwm ntawm Human Genome Project tau npau taws los ntawm qhov tsis tsim nyog muaj nuj nqis ntxiv rau tus nqi ntawm cov khoom siv los ntawm tus tswv ntawm PCR patent, European kev lag luam kws tshuaj loj Hoffmann-LaRoche.
Lwm "txoj cai tsav tsheb" yog txoj kev DNA sequencing nws tus kheej. Lub hauv paus tshuaj lom neeg ntawm txoj kev no tsis yog tshiab rau lub sijhawm ntawd: Interstate Human Genome Project (HGP) tau txais tib txoj kev txawj ntse uas Fred Sanger tau tsim rov qab rau hauv nruab nrab-1970s. Lub innovation nteg nyob rau hauv lub scale thiab degree ntawm automation uas sequencing tau ua tiav.
Automated sequencing yog Ameslikas tsim nyob rau hauv Lee Hood lub chaw kuaj mob ntawm California Institute of Technology. Nws tau mus kawm high school hauv Montana thiab ntaus pob ncaws pob hauv tsev kawm qib siab raws li lub quarterback; Ua tsaug rau Hood, pab pawg tau yeej lub xeev kev sib tw ntau dua ib zaug. Nws cov txuj ci ua haujlwm pab pawg kuj tuaj yeem ua ke hauv nws txoj haujlwm tshawb fawb. Hood lub chaw kuaj mob tau ua haujlwm los ntawm cov neeg ua haujlwm motley ntawm chemists, biologists, thiab engineers, thiab nws lub chaw kuaj mob sai sai tau los ua tus thawj coj hauv kev tsim kho thev naus laus zis.
Qhov tseeb, txoj kev sib txuas ua ke tsis siv neeg tau tsim los ntawm Lloyd Smith thiab Mike Hunkapiller. Mike Hunkapiller, tom qab ntawd ua haujlwm hauv Hood lub chaw kuaj mob, tau mus cuag Lloyd Smith nrog rau kev pom zoo rau kev txhim kho kev sib txuas uas txhua hom ntawm lub hauv paus yuav muaj xim txawv. Xws li ib lub tswv yim tuaj yeem ua rau plaub npaug ntawm kev ua haujlwm ntawm Sanger. Hauv Sanger, thaum sib sau ua ke hauv txhua plaub lub raj (raws li tus lej ntawm cov hauv paus), nrog kev koom tes ntawm DNA polymerase, cov txheej txheem tshwj xeeb ntawm oligonucleotides ntawm qhov sib txawv ntawm qhov ntev yog tsim, nrog rau cov txheej txheem primer. Tom ntej no, formamide tau ntxiv rau cov hlab rau cov saw sib cais thiab polyacrylamide gel electrophoresis tau ua rau plaub txoj kab. Hauv Smith thiab Hunkapiller's version, dideoxynucleotides tau sau nrog plaub yam xim sib txawv thiab PCR tau ua hauv ib lub raj. Tom qab ntawd, thaum lub sij hawm polyacrylamide gel electrophoresis, lub laser beam ntawm ib qho chaw tshwj xeeb ntawm cov gel excites cov kev ua ntawm cov dyes, thiab lub detector txiav txim seb lub nucleotide yog tam sim no migrating los ntawm lub gel. Thaum xub thawj, Smith yog qhov xav tsis zoo - nws ntshai tias kev siv cov tshuaj pleev xim qis qis yuav ua rau thaj tsam nucleotide tsis paub meej. Txawm li cas los xij, muaj kev nkag siab zoo ntawm laser thev naus laus zis, nws sai sai pom txoj hauv kev tawm ntawm qhov xwm txheej los ntawm kev siv cov tshuaj fluorochrome tshwj xeeb uas fluoresce thaum raug hluav taws xob laser.
(Full version - 4,08 MB) Fine print: DNA sequence sequenced using a automatic sequencer, tau los ntawm lub tshuab tsis siv neeg sequencing. Txhua xim sib raug rau ib qho ntawm plaub lub hauv paus
Nyob rau hauv classic version ntawm Sanger txoj kev, ib tug ntawm cov strands ntawm cov tshuaj ntsuam DNA ua raws li ib tug qauv rau cov synthesis ntawm ib tug complementary strand los ntawm lub enzyme DNA polymerase, tom qab ntawd lub sequence ntawm DNA fragments yog txheeb nyob rau hauv ib tug gel los ntawm qhov loj me. Txhua qhov tawg, uas yog suav nrog hauv DNA thaum lub sijhawm sib txuas thiab tso cai rau pom tom qab ntawm cov khoom siv tshuaj tiv thaiv, tau sau nrog cov xim fluorescent sib raug rau lub davhlau ya nyob twg (qhov no tau tham txog ntawm p. 124); Yog li ntawd, cov fluorescence ntawm cov fragment no yuav yog tus cim rau lub hauv paus muab. Tom qab ntawd txhua yam uas tseem tshuav yog ua kom pom thiab pom cov khoom siv tshuaj tiv thaiv. Cov txiaj ntsig tau txheeb xyuas los ntawm lub khoos phis tawj thiab nthuav tawm raws li qhov sib lawv liag ntawm ntau xim peaks sib xws rau plaub nucleotides. Cov ntaub ntawv raug xa ncaj qha mus rau lub khoos phis tawj cov ntaub ntawv kaw lus, tshem tawm lub sijhawm siv sijhawm thiab qee zaum mob cov ntaub ntawv nkag tus txheej txheem uas ua rau kev sib txuas nyuaj heev.
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