Что такое днк человека

Что такое ДНК человека

что такое днк человека
ДНК, что это такое простыми словами, и как оно устроено? Физически это макромолекула, которая не только хранит в себе, какую-то наследственную информацию, но и является подробной инструкцией по развитию всего организма условно из одной универсальной клетки. Если сравнить человека с компьютером, а всё многообразие биологической жизни сравнить с различными формами роботизированных компьютеров, ДНК в этом сравнении будет биологическим языком программирования.

С той лишь разницей, что биологические виды устроены намного сложнее и совершеннее самых передовых компьютеров. К примеру, все биологические виды обладают уникальной способностью деления и преобразования клетки. Фактически, в ходе самовоспроизводства клетки, биомасса не только материализуется сама из себя, но и физически преобразовывается под решение множества узкоспециализированных задач.

А всё многообразие живых видов, их форм, уникальных способностей исходит из деления одной универсальной клетки. Одно это уже уходит далеко за грань всех современных генетических достижений.

Фактически открытие дезоксирибонуклеиновой кислоты  произошло дважды. Первым открытие молекулы совершил Иоганн Фридрих Мишер в 1869 году. Будучи швейцарским биологом и физиологом, он из клеток, содержащихся в гное, смог выделить большую молекулу с высоким содержанием азота и фосфора.

Свое открытие он назвал нуклеин, а позже нуклеиновой кислотой, когда были открыты её кислотные свойства.

Первоначально ученые считали, что основная функция нуклеиновой кислоты в хранении фосфора. А предположения, что она может содержать в себе наследственную информацию, вызывали насмешки, поскольку структура молекулы казалась им слишком простой и однообразной для таких функций.

Так же считалось, что наличие дезоксирибонуклеиновой кислоты свойственно только животным клеткам, а в растениях содержится только РНК. Но, в 1934-1935 годах советские ученые-биологи А.Н. Белозерский и А.Р.

Кезеля — это наглядно опровергли и опубликовали результаты своих работ в советских и мировых научных журналах.

Повторное открытие ДНК уже в качестве носителя наследственной информации и не только, было совершено в 1944 году. Группа исследователей, состоящая из Освальда Эвери, Колина Маклауда и Маклина Маккарти проводили эксперименты с трансформацией бактерий и доказали, что основную роль в этом процессе играет дезоксирибонуклеиновая кислота .

Значение ДНК в медицине

Открытие ДНК в медицине, расшифровка этой кислоты – это события, которые трудно преувеличить. Большая часть современных прорывных технологий и исследований прямо или косвенно базируются на этом фундаментальном для науки открытии.

Не знай мы про гены, не было бы многих современных методов лечения и диагностики, многих технических изобретений. По сути, не было бы и генетики, как полноценной самостоятельной науки. Застопорилось бы изучение клетки и того, как она функционирует.

А без этих знаний и множество открытий в этой области были бы не возможны.

На сегодняшний день знания о генах помогают многим людям:

  •  Узнать о заболевании намного раньше наступления первых симптомов. Лечение на сверхранней стадии всегда более успешно.
  •  Найти своих близких и родных. Узнать много подробностей о своём роде.
  •  Благодаря открытию носителя наследственной информации у медицины появился шанс побороть наследственные заболевания, которые ранее казались неизлечимыми.
  •  Вполне возможно, что именно благодаря этому открытию человечество решит задачу многих тысячелетий и найдет эликсир бессмертия, или таблетку от всех болезней.

Молекула ДНК

ДНК определение, поиск его места в уже систематизированном знании не так прост. По существу к молекулам ДНК отнесли условно, для удобства. Молекула ДНК — это структура превосходящая размером обычные молекулы. И она имеет уникальную спиральную структуру.

В то время, как физики и химики считают молекулами электрически нейтральные частицы, состоящие из одного и более атомов связанных ковалентными связями.

Либо же, по результатам международного съезда химиков 1860, молекулой считается наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.

Структура ДНК

У всех на слуху, что дезоксирибонуклеиновая кислота имеет двуспиральную структуру. В интернете, в фильмах, в рекламе – всюду можно встретить её многократно увеличенное изображение. Но, что ответить, если спросят «Объясните подробнее»? Это уже более сложный вопрос. Давайте разберемся лучше, из чего эта структура состоит:

  1.     Нуклеотиды — базовые структурные элементы.
  2.     Две цепочки генов, закрученные в спираль.
  3.     Каждая цепочка состоит из нуклеотидов, которые кодируют определенный ген.
  4.     Связывают две цепочки воедино водородные связи.

В цепочках нуклеотидов присутствуют и совсем не изученные структуры, которые с первого взгляда, ни как не участвуют в физиологических процессах. Эти, довольно обширные участки называют мусорными.

Состав ДНК

Если говорить о составе ДНК более подробно, то нуклеотиды это базовый структурный элемент, кирпичики из которых состоят обе цепи спирали. Нуклеотиды подразделяются на 4 разновидности: аденин, тимин, гуанин и цитозин. И всего 4 этих нуклеотида осуществляют запись всей наследственной информации и составляют все известные гены.

Закручиваются в спираль обе цепочки генов тоже не просто так. Из всех четырёх различных нуклеотидов находиться напротив друг друга в разных цепочках они могут только двумя парами: аденин-тимин и гуанин-цитозин. В науке эти пары называются комплементарными.

Между парными нуклеотидами возникает крепкая водородная связь. При этом, связь аденином и тимином немного слабее чем между гуанином и цитозином. Но закручиваются цепочки в спираль по иным причинам:

  •  Исследования показали, что скручивание помогает сократить длину цепочки генов в 5-6 раз. А во время суперспирализации (такое тоже бывает) длина цепочки может сократиться в целых 30 раз!
  •  Помимо того, что пара цепочек генов закручена в спираль, существует и суперспирализация. За это явление отвечают гистоновые белки, которые имеют форму катушек для ниток. Уже закрученная двойная спираль наматывается на эти белки, как нитка. Что не оставляет сомнений в том, что спиральность, как таковая специально служит тому, что бы более компактно упаковать наследственную информацию в клетку.

Роль в клетке

Конечно одна, даже большая двойная спираль не способна вместить в себя весь объем информации необходимый для такого сложного проекта, как человеческое тело. Возможно, поэтому эти цепочки объединены в пары, что делает их похожими на букву «Х». Хромосомы в свою очередь тоже парные, и их у человека 46 пар.

Помимо того, что хромосома содержит в себе подробную инструкцию по функционированию клетки, она же путем активации актуальных моменту генов, провоцирует клетку вырабатывать определённые белки с самыми различными свойствами. Например, в борьбе с опухолями активно участвует ген старости, который старит её недоброкачественнее клетки и не даёт им бесконечно делиться.

Что такое нуклеотиды

Нуклеотиды это четыре элемента, которые являются основой биоязыка программирования цепи ДНК, так же, как ноль и единица являются основой ассемблера (первого из языков программирования). Уникальная последовательность нуклеотидов в одной из двух цепочек ДНК является геном. Если хотя бы немного изменить эту последовательность, то ген уже будет повреждён или разрушен.

Синтез белка

Синтез белков это ключевое таинство всей физиологии человека. Именно белки запускают и контролируют все процессы в организме на клеточном уровне. Если полностью изучить, какие гены и группы генов в каких случаях запускают синтез белков, и сами эти белки, то наука научиться полностью настраивать и перенастраивать весь человеческих организм.

На сегодняшний день нам известно, что реагируя на различные раздражители, в двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты активируются гены или участки с генами. Информация с этих участков копируется на РНК (рибонуклеиновая кислота) и уже РНК переносить информацию из ядра клетки, в котором находятся хромосомы, в саму клетку. РНК выступает своего рода глашатаем, который читает указ всем работникам. Так РНК заставляет клетку вести себя тем либо иным образом и вырабатывать различные белки.

Если ДНК это кабинет министров, которые всем управляют и принимают все решения, то РНК это пресс-атташе. Он извещает всех о новых распоряжениях и указах, и раздаёт инструкции на местах.

РНК это рибонуклеиновая кислота, которая может копировать формы различных участков дезоксирибонуклеиновой кислоты и транспортировать их из ядра клетки в её внутриклеточное пространство.

Расшифровка ДНК

ДНК расшифровка стала возможна только благодаря открытию полимеразной цепной реакции и происходит следующим образом:

 Проба, содержащая образцы дезоксирибонуклеиновой кислоты, быстро нагревается. Это необходимо, что бы двойная спираль раскрутилась и распалась на две самостоятельные нити.

  •  К интересующему исследователей участку цепи генов прилепляется полимераза. Эта процедура происходит при немного боде низких температурах.
  •  Полимераза активирует деление пойманного участка – так происходит синтез необходимых для изучения участков генов.
  •  Участки пропитываются специальной краской, которая светиться при воздействии направленного пучка лазера. Так получают картину гена, которую можно изучать и расшифровывать.

Источник: https://mygenetics.ru/blog/genetika/chto-takoe-dnk-cheloveka/

Код жизни. Что такое ДНК и как она влияет на жизнь человека

что такое днк человека

Мы знаем, что внешность человека, привычки и некоторые заболевания передаются по наследству. Информация о живом существе закодирована в генах, и носителем всех генов человека или животного является ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота.

Молекула ДНК – одна из трёх основных, которые содержат информацию обо всех генетических характеристиках. Другие – это РНК и белки. По сути ДНК – это длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов.

Чтобы понять, что такое ДНК, лучше представлять не химическое соединение, а программный код, в языке которого всего четыре буквы: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).

В этом коде записано, когда, сколько и каких белков будет произведено в нашем теле, начиная от формирования в виде эмбриона и до самой смерти.

А нуклеотиды – это что?

Нуклеотид – это, скажем так, кирпичик, и их нужно очень много, чтобы построить дом с кухней, залом и другими комнатами, которые находятся в определённой последовательности. ДНК человека содержит около 3 млрд пар нуклеотидов. Без них наш организм не будет существовать.

В одной молекуле ДНК есть две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга. Три рядом расположенных нуклеотида кодируют аминокислоту. Основных аминокислот всего 20. Зачем они нужны? Чтобы построить белок – основной структурный элемент, из которого в нашем организме состоит всё.

И белок как раз таки кодирует ДНК.

И как же происходит синтез белка?

Считается, что у человека около 20 тыс. генов. Здесь надо понимать, что дело не в количестве. Возьмём, к примеру, рис – у него их 30 тыс. Казалось бы, человек более высокоорганизованное существо, чем рис, он вершина эволюции! У него должно быть больше генов, чем у какого‑то растения.

Но важнее, как сложно устроена работа организма. С помощью белка строятся мембраны клеток, ферменты. Условно говоря, у нас есть завод, где производятся машины. Чтобы машину собрать до конца, нужны колёса. А шины производят на соседнем заводе, их необходимо привезти.

Так и здесь: есть молекула ДНК, и, чтобы синтезировать белок, она должна синтезироваться с РНК.

Если у нас есть ДНК, РНК тогда зачем?

Для того чтобы прочитать молекулу, её нужно сначала выделить, затем многократно скопировать, а после – нарезать на небольшие кусочки, удобные для анализа. И если ДНК хранит информацию, то РНК её копирует с ДНК и несёт из ядра на рибосому, в цитоплазму – этот процесс называется транскрипцией.

Интересно, что по своему химическому составу РНК является двойником ДНК. Главное отличие этих кислот заключается в их углеводном компоненте. В РНК это рибоза, а в ДНК – дезоксирибоза. И там, где у ДНК есть атом водорода (Н), у РНК стоит оксигруппа (ОН).

Михаил Чурносов.
Фото Алёны Антоновой

Чем отличаются ДНК мужчины и женщины?

Новый организм начинает формироваться ещё при оплодотворении, когда соединяются яйцеклетка и сперматозоид. В женском организме 44 аутосомы и две половые хромосомы. Они одинаковые: XX.

Мужчина же может продуцировать половинный набор: у него 44 таких же, как и у женщины, аутосомы, а половые хромосомы разные: одна – X, другая – Y.

То есть от матери ребёнок может унаследовать только женскую Х-хромосому, тогда как от отца он может получить либо женскую Х (родится девочка), либо мужскую Y (родится мальчик).

Кстати, папы, которые очень хотят мальчика, иногда винят мам, если в итоге рождается девочка. Но вина здесь исключительно отцов: какую половую клетку они отдают ребёнку, такой пол и получается.

Как узнать информацию о своём генеалогическом древе?

Родословную каждый может составить сам, пообщавшись с родственниками. Если есть интерес узнать более глубокое происхождение, за десятки и сотни тысяч лет, то генетики могут дать чёткий ответ, изучив генетические маркеры, которые записаны в X- и Y-хромосоме.

В клетках человека часть информации есть в ядре, о чём мы уже говорили, и часть – в органоидах, вне ядра – в цитоплазме. В последней есть митохондриальные гены. По анализу их ДНК также можно проследить ход эволюции. И выяснить, что определённые изменения произошли, условно, 10 тысяч лет назад.

Если генетики находят это изменение, то они могут точно сказать, когда появились и где жили прародители человека. Картотека расселения человечества есть в Интернете в свободном доступе.

А без сдачи анализов это можно определить?

Без них не обойтись: делаются выборки из разных этнических групп, достаточно большие по численности. Они анализируются, и только потом генетики строят карты. Кстати, на основании такого исследования учёные выяснили, что первые люди на Земле появились в Африке. В ДНК всех женщин есть следы, ведущие к одной прародительнице, жившей в Юго-Восточной Африке 150 тысяч лет назад. И гены всех мужчин сходятся к предку, проживавшему там же. Они отправная точка всех народов.

В Белгороде тоже проводят такие исследования?

Да, учёные-генетики из БелГУ собирали анализы ДНК коренных жителей Белгородской области, чьи семьи проживают на этой земле много поколений. При этом обязательно учитывали национальность, ведь у нас много как русских, так и украинцев.

В Алексеевском, Грайворонском, Красногвардейском районах, например, 100 лет назад были целые поселения украинцев, которые старались до 30–40-х годов прошлого века жениться только между собой. Эти материалы вошли в крупные международные проекты.

В отношении антропогенетики Белгородская область хорошо изучена.

Фото shutterstock.com

У нас есть центр, где можно сделать анализ ДНК?

Есть только филиалы, точки сбора анализов. Любые исследования должны окупаться. Спрос среди белгородцев на это низкий, поэтому люди, у которых есть научный интерес, едут в Москву или Питер либо обращаются в сетевые лаборатории, которые сами отправляют материалы в крупные города.

Здесь важен и другой вопрос: у человека могут быть различные заболевания, которые контролируются генами. И исследования помогают разобраться в природе заболеваний, выявить их или предотвратить. Например, рак молочной железы. Если в организме происходят мутации, то риск того, что женщина заболеет, составляет 70–80 %. Зачастую это заболевание наследственное.

Для того чтобы убедиться, если ли риск заболеть раком молочной железы у родственников, достаточно всем сдать анализы ДНК и наблюдаться у специалистов. Известный пример: у мамы Анжелины Джоли выявили эту болезнь. Анжелина протестировала свою ДНК на мутации, и подтвердилось, что они есть. Она сразу же сделала операцию.

Анализы на такие заболевания в Белгороде сдают в перинатальном центре.

Правда, что отправлять пробирки со своими анализами ДНК за пределы России запрещено?

Тестирование ДНК россиян происходит только в России, как и американцев – только в США. Да, в связи с напряжённой ситуацией в международном сообществе у нас в стране подняли вопрос, не будет ли ДНК русских использована для разработки какого‑нибудь оружия, специфичного именно для славян.

На самом деле эти меры очень странны. Потому что, имея заграничный паспорт, любой человек может обследоваться на что угодно в любой стране, в том числе и на ДНК. К тому же за границей живёт масса русских.

Как и для чего делают анализ ДНК?

В качестве материала для анализа можно использовать слюну, кровь, сперму, ногти, волосяные луковицы, ушную серу, кусочки кожи и так далее. Чтобы получить достоверный результат, лучше сдавать на ДНК-анализ кровь из вены.

С помощью анализа ДНК можно определить наследственную предрасположенность к патологиям, которые уже встречались в семье, какие заболевания могут возникнуть у конкретного человека в будущем, индивидуальную непереносимость лекарств, вероятность осложнений во время беременности, склонность к алкоголизму или наркомании, возможные причины бесплодия и многое другое.

Анализ используется не только в медицине, но и в юриспруденции, криминалистике. Самая популярная потребность в таком исследовании – определение отцовства. Сравнение ДНК ребёнка и его отца позволяет получить 100%-ный результат.

Алёна Антонова

Источник: https://www.belpressa.ru/society/zdravoohranenie/21150.html

Как работает ДНК? Популярно объясняем азы генетики!

что такое днк человека

С появлением первых «ГМО-детей» в Китае и вообще потоком новостей о редактировании ДНК стало ясно, что разбираться в генетике жизненно важно каждому из нас. «Лаба» начинает серию простых гайдов, чтобы разобраться в этой науке. А то как-то совсем тревожно.

Что такое ДНК?

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это макромолекула, главное хранилище наследственной информации и генетической программы развития и функционирования живого организма. 

ДНК имеет двухцепочечную структуру, где каждая цепочка представляет собой последовательность нуклеотидов: аденина, тимина, цитозина и гуанина. Нуклеотиды работают как небольшие «магнитики», которые сцепляют эти две цепочки водородными связями. Аденин соединяется только с тимином, а цитозин – с гуанином.

Длина ДНК обычно измеряется в числе пар нуклеотидов. У человека их около 3 миллиардов. ДНК человека сохраняется в ядре любой человеческой клетки в виде набора из 23 пар (в норме) хромосом.

И для чего нужна днк?

Соединенные вместе цепочки (знаменитая «двойная спираль» ДНК) представляют собой нечто похожее на винтовую лестницу. Каждая ступенька – это та самая пара нуклеотидов, например, аденин — тимин.

Крепления между ступеньками довольно прочные, а вот сами ступеньки – шаткие и легко переламываются, то есть разъединяются. И тогда на одной цепочке остается аденин, а на другой — тимин.

Это нужно для того, чтобы специальные белки могли «расплетать» ДНК и собирать на основе каждой цепочки комплементарную последовательности ДНК другую цепочку — РНК. Этот процесс называется транскрипцией.

Так, не торопитесь. Что такое РНК?

РНК (рибонуклеиновая кислота) – это одноцепочечная последовательность, которая может выполнять совершенно разные задачи. РНК – своего рода зеркальное отражение ДНК. Если в ДНК на одном месте стоит гуанин, то в РНК на том же месте будет цитозин, и наоборот. Помните: нуклеотиды похожи на магнитики и соединяются только по парам.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое фиброзные изменения в легких

Тем же самым зеркальным образом в РНК сохраняется та информация, что есть в ДНК.

А рнк чем занимается?

ДНК находится в ядре клетки, в специальных упаковках-хромосомах. А вот основная работа по синтезу белков происходит в цитоплазме клетки, где белки собирает специальная «машинка» – рибосома. Она связана с РНК. 

Говоря по-простому, дело обстоит так. Белок расплетает ДНК, копирует информацию на РНК (зеркальным образом), а РНК доставляет информацию рибосоме. 

В процессе этой доставки («процессинга») РНК проходит через целую последовательность преобразований, в частности, из нее вырезается информация, которая рибосоме не нужна. 

Рибосома двигается по РНК по ней, шаг за шагом расшифровывая генетический код, строит из подходящих аминокислот новые белки. Этот процесс называется трансляцией.

Зачем нужны белки?

Для того, чтобы клетка жила. 

Некоторые белки поддерживают метаболизм клетки. Другие – вновь расплетают ДНК, строят РНК и доставляют информацию рибосоме. Третьи – организуют и реализуют деление клетки. Основную работу внутри клетки делают именно белки.

Если опять применить компьютерную метафору (надеюсь, ученые нас не побьют за огрубление), то ядро клетки с ДНК внутри, — это такой харддиск, где хранятся и данные, и программы. 

Белки – это как раз программы, которые автоматически загружаются с харддиска и обрабатывают полученные данные.

Хорошо, а гены и ДНК – это не одно и то же?

Гены – часть цепочки ДНК. Это специальным образом оформленные – с концом и началом – отрезки цепочки, в которых закодированы белки и РНК. Внутри каждого гена находится особая последовательность нуклеотидов (например, ген CCR5 состоит 339 нуклеотидов). 

Все гены, кодирующие белки, составляют около 2% ДНК. Еще 1% генов отвечают за кодирование РНК. А около 80% генов внутри ДНК выполняют вспомогательные функции, в частности, упаковки ДНК в ядре. Функции почти 20% ДНК в настоящее время неясны.

Внутри гена есть генетический код, правильно?

Да. Чтобы нормально синтезировать нужный белок и запустить его работу, информацию из ДНК надо доставить рибосоме, которая непосредственно занимается сборкой. Рибосома собирает белки из 20 аминокислот, а в ДНК только четыре нуклеотида.

Четырьмя нуклеотидами невозможно закодировать все 20 аминокислот – не хватает вариантов. Как же быть? 

Спасает в этой ситуации как раз тот самый генетический код. Точнее, процесс кодирования с помощью нуклеотидов, выстроенных в определенную последовательность. Аминокислота кодируется последовательностью из трех нуклеотидов в гене. Это позволяет «запрограммировать» не только 20, а 64 аминокислоты (в природе столько не нужно, так ученые уже пытаются понять, что еще могут делать аминокислоты)!

Так как можно «запрограммировать» белок?

Рибосома сдвигает по РНК считывающую рамку. Когда она считывает старт-кодон (это фиксированный набор из трех аминокислот, который дает команду: «Начало»), начинается считывание информации, необходимой для синтеза белка.

Рамка сдвигается – всегда на три нуклеотида – и рибосома поэтапно присоединяет нужную аминокислоту. Когда рамка считывает стоп-кодон, синтез завершается. 

Если при всей этой довольно сложной (и потому не самой надежной) процедуре будет потерян хотя бы один нуклеотид, рамка сдвинется неправильно и все последующие аминокислоты будут считаны неверно. Белок в таких условиях либо не удастся построить, либо он так изменится, что перестанет выполнять свои функции.

Описанная выше работа генетического кода – одно из древнейших изобретений эволюции, он работает практически одинаково как у человека, так и у бактерии.

Чем ген отличается от генома?

Геном – это весь наследственный материал организма, который содержит 3,1 млрд пар нуклеотидов.

Как редактируют ДНК?

Об этом мы совсем скоро напишем отдельный гайд. Все-таки процесс не самый простой, а вы, наверное, уже устали читать. Попробуем объяснить основную идею редактирования ДНК.

Раз уж мы знаем, где на «харддиске» человеческой клетки хранится кодирующая белки и РНК информация, давайте мы ее немного поправим! Это позволит изменить всю работу клеток и всего организма. Но на этом пути очень много опасностей. О каких-то мы уже знаем, другие невозможно вычислить. По крайней мере, пока.

Узнать больше

Следите за обновлениями курса «Это все плохие гены!» Скоро здесь будет еще больше материалов, которые, как мы надеемся, позволят вам лучше понимать, что именно делают с нашей ДНК ученые (и хорошо ли это).

Кроме того, можете посмотреть запись интереснейшей трансляции с ведущим российским генетиком Денисом Ребриковым, проректором РНИМУ им. Н.И.Пирогова.

Он рассказал, как можно редактировать ДНК на обычной кухне и вообще старался как можно понятнее объяснять сложные генетические процессы:

Источник: https://laba.media/materials/kak-rabotaet-dnk-populiarno-obiasniaem-azy-genetiki

Что такое ДНК — и еще 15 простых и важных вопросов про генетику

В де­каб­ре в из­да­тель­стве «Ин­ди­ви­ду­ум» вы­шла кни­га швед­ской жур­на­лист­ки Ка­рин Бойс «Моя до­и­сто­ри­че­ская се­мья. Ге­не­ти­че­ский де­тек­тив». Че­рез ис­то­рию сво­ей се­мьи ав­тор по­ка­зы­ва­ет, как в ге­нах со­вре­мен­ных ев­ро­пей­цев спле­та­ют­ся судь­бы мно­же­ства на­ро­дов, и рас­ска­зы­ва­ет о до­сти­же­ни­ях и от­кры­ти­ях со­вре­мен­ных ге­не­ти­ков. «Цех» пуб­ли­ку­ет от­ры­вок из гла­вы «ДНК: во­про­сы и от­ве­ты» но­вой кни­ги Бойс.

ДНК — со­кра­ще­ние от «дез­ок­си­ри­бо­ну­кле­и­но­вая кис­ло­та». Это хи­ми­че­ское со­еди­не­ние, ко­то­рое на­хо­дит­ся во всех на­ших клет­ках и слу­жит по­сред­ни­ком при пе­ре­да­че из по­ко­ле­ния в по­ко­ле­ние био­ло­ги­че­ской ин­фор­ма­ции.

ДНК-мо­ле­ку­ла со­сто­ит из че­ты­рех со­еди­не­ний, так на­зы­ва­е­мых азо­ти­стых ос­но­ва­ний или нук­лео­ти­дов. Они на­зы­ва­ют­ся аде­нин, гу­а­нин, ци­то­зин и ти­мин (со­кра­щен­но А, G, C, и T). Ге­ном че­ло­ве­ка со­сто­ит при­мер­но из трех мил­ли­ар­дов та­ких А, G, C, и T.

Два слу­чай­но вы­бран­ных че­ло­ве­ка бу­дут раз­ли­чать­сяь­в­се­го на одну ты­сяч­ную доли этих азо­ти­стых со­еди­не­ний; все осталь­ное иден­тич­но.

Но, хотя раз­ли­чия ни­чтож­ны, они опре­де­ля­ют наши от­ли­чия друг от дру­га, и срав­не­ние меж­ду со­бой по­сле­до­ва­тель­но­стей этих ос­но­ва­ний, или, как мы го­во­рим, «букв», мо­жет дать очень мно­го ин­фор­ма­ции о про­ис­хож­де­нии каж­до­го от­дель­но­го че­ло­ве­ка и его род­ствен­ных свя­зях.

Что та­кое гены?

Гены — это часть ДНК, ко­ди­ру­ю­щая ин­фор­ма­цию о стро­е­нии бел­ков ор­га­низ­ма. Они со­став­ля­ют все­го несколь­ко про­цен­тов от об­щей по­сле­до­ва­тель­но­сти ДНК. Кро­ме того, в мо­ле­ку­ле ДНК есть так на­зы­ва­е­мые ре­гу­ля­тор­ные об­ла­сти, ко­то­рые опре­де­ля­ют, ко­гда и в ка­ком ко­ли­че­стве бу­дет син­те­зи­ро­вать­ся тот или иной бе­лок.

Кро­ме того, до­ста­точ­но боль­шая часть ДНК пред­став­ле­на так на­зы­ва­е­мы­ми «неко­ди­ру­ю­щи­ми об­ла­стя­ми». Дан­ные о по­сле­до­ва­тель­но­сти ДНК каж­до­го че­ло­ве­ка яв­ля­ют­ся при­ват­ной ин­фор­ма­ци­ей.

Од­на­ко для по­лу­че­ния наи­бо­лее раз­вер­ну­той ин­фор­ма­ции о ва­шем про­ис­хож­де­нии и ис­то­рии рода хо­ро­шо иметь дан­ные о по­сле­до­ва­тель­но­сти всей ва­шей ДНК, го­во­ря дру­ги­ми сло­ва­ми, все­го ге­но­ма.

Что та­кое ми­то­хон­дрии?

Ми­то­хон­дрии — так на­зы­ва­е­мые «ор­га­нел­лы» кле­ток, ко­то­рые от­ве­ча­ют за кле­точ­ное ды­ха­ние и обес­пе­чи­ва­ют клет­ки энер­ги­ей, необ­хо­ди­мой для их жиз­не­де­я­тель­но­сти. Они со­дер­жат свою соб­ствен­ную ДНК.

Это та­кая неболь­шая коль­це­вая мо­ле­ку­ла, ко­то­рая со­сто­ит толь­ко из 16 000 пар азо­ти­стых ос­но­ва­ний. Ми­то­хон­дрий в клет­ке мно­го, по­это­му и та­ких оди­на­ко­вых мо­ле­кул ДНК в каж­дой клет­ке очень мно­го.

Ми­то­хон­дрии в ос­нов­ном пе­ре­да­ют­ся от ма­те­рей к де­тям, по­это­му бла­го­да­ря им мы мо­жем про­сле­дить ма­те­рин­скую ли­нию че­ло­ве­ка на мно­го по­ко­ле­ний на­зад.

Что та­кое ядер­ная ДНК?

Ядер­ная ДНК — это, соб­ствен­но, вся осталь­ная, кро­ме ми­то­хон­дри­аль­ной, часть на­шей ДНК, ко­то­рая на­хо­дит­ся в спе­ци­аль­ной ча­сти клет­ки — ядре. Это очень боль­шая мо­ле­ку­ла, она об­ра­зо­ва­на тре­мя мил­ли­ар­да­ми пар азо­ти­стых ос­но­ва­ний.

Изу­че­ние ядер­ной ДНК, без­услов­но, дает го­раз­до боль­ше ин­фор­ма­ции. Но, есте­ствен­но, изу­чить по­сле­до­ва­тель­ность та­кой дли­ны го­раз­до слож­нее и до­ро­же. Кро­ме того, не надо за­бы­вать, что ядро в клет­ке одно, а ми­то­хон­дрий очень мно­го.

По­это­му если речь идет об «ис­ко­па­е­мой» ДНК, то со­хра­ня­ет­ся в первую оче­редь
ми­то­хон­дри­аль­ная ДНК — ее боль­ше и она ко­ро­че.

Что та­кое ауто­со­мы?

ДНК в ядре ор­га­ни­зо­ва­на в хро­мо­со­мы. У че­ло­ве­ка их 23 пары. В паре хро­мо­сом одна на­сле­ду­ет­ся от отца, дру­гая от ма­те­ри. В слу­чае 22 пар от отца и от ма­те­ри на­сле­ду­ют­ся оди­на­ко­вые хро­мо­со­мы, ко­то­рые от­ли­ча­ют­ся друг от дру­га по по­сле­до­ва­тель­но­сти вхо­дя­щих в их со­став азо­ти­стых ос­но­ва­ний в сред­нем на 0,1%. Они на­зы­ва­ют­ся ауто­со­ма­ми.

Са­мые про­стые и де­ше­вые ге­не­ти­че­ские те­сты ос­но­вы­ва­ют­ся на ауто­сом­ных ДНК. Они мо­гут дать ин­фор­ма­цию о бра­тьях и сест­рах, о ро­ди­те­лях, дво­ю­род­ных и тро­ю­род­ных бра­тьях и сест­рах вплоть до седь­мо­го ко­ле­на. Но сов­па­де­ние мож­но опре­де­лить, толь­ко если дру­гие люди тоже про­шли тест. Од­на­ко есть еще хро­мо­со­мы, на­ли­чие ко­то­рых опре­де­ля­ет пол у че­ло­ве­ка.

Это так на­зы­ва­е­мые Х- и Y-хро­мо­со­мы.

Что та­кое Х‐хро­мо­со­ма?

Это одна из двух по­ло­вых хро­мо­сом. У жен­щи­ны есть толь­ко две Х-хро­мо­со­мы, она пе­ре­да­ет сво­е­му ре­бен­ку X-хро­мо­со­му. А у муж­чин (и это, соб­ствен­но, опре­де­ля­ет их при­над­леж­ность к муж­ско­му полу) есть Х-хро­мо­со­ма от ма­те­ри и Y-хро­мо­со­ма
от отца. Если он пе­ре­даст свою Х-хро­мо­со­му бу­ду­ще­му ре­бен­ку, то но­си­тель двух X-хро­мо­сом бу­дет де­воч­кой, а вот если он пе­ре­даст Y-хро­мо­со­му, то по­лу­чит­ся маль­чик.

Что та­кое Y‐хро­мо­со­ма?

Y-хро­мо­со­ма — это хро­мо­со­ма, ко­то­рая все­гда пе­ре­да­ет­ся от отца к сыну. Срав­ни­вая по­сле­до­ва­тель­но­сти азо­ти­стых ос­но­ва­ний в Y-хро­мо­со­ме, мож­но про­сле­дить от­цов­скую ли­нию маль­чи­ка. По­дроб­ные те­сты Y-хро­мо­сом дают го­раз­до боль­ше ин­фор­ма­ции, чем ана­лиз ми­то­хон­дрий, и поз­во­ля­ют по­лу­чить на­мно­го боль­ше зна­ний и о древ­но­сти, и о со­вре­мен­но­сти.

Что та­кое гап­ло­груп­па?

Гап­ло­груп­па — это груп­па схо­жих по­сле­до­ва­тель­но­стей ДНК, име­ю­щих об­ще­го пред­ка, у ко­то­ро­го про­изо­шла му­та­ция, уна­сле­до­ван­ная все­ми по­том­ка­ми. Ина­че го­во­ря, все, кто вхо­дит в гап­ло­груп­пу, при­над­ле­жат к од­ной вет­ви ге­не­а­ло­ги­че­ско­го дре­ва.

Что та­кое STR?

Со­кра­ще­ние от ан­глий­ско­го «short tan­dem re­peats». Это ме­сто, где ДНК-мо­ле­ку­лу как бы «за­еда­ет», и ко­рот­кая по­сле­до­ва­тель­ность ос­но­ва­ний по­вто­ря­ет­ся несколь­ко раз. Чис­ло по­вто­ров пе­ре­да­ет­ся по на­след­ству и у раз­ных лю­дей раз­ли­ча­ет­ся.

По­след­нее де­ла­ет STR удоб­ным ин­стру­мен­том для иден­ти­фи­ка­ции лич­но­сти по ДНК и уста­нов­ле­ния род­ства. На­чи­ная с 1980-х го­дов STR ис­поль­зу­ют при рас­сле­до­ва­нии уго­лов­ных дел; сей­час ме­то­ди­ка при­ме­ня­ет­ся так­же в со­став­ле­нии ро­до­слов­ных, осо­бен­но для срав­не­ния Y-хро­мо­сом.

По­сколь­ку меж­ду STR и на­след­ствен­ны­ми ка­че­ства­ми нет ви­ди­мой свя­зи, об­ра­ще­ние к STR обыч­но не вы­зы­ва­ет спо­ров. Ком­мер­че­ские те­сты Y-хро­мо­сом — Y-DNA37, Y-DNA67 и Y-DNA111 — под­счи-
ты­ва­ют чис­ло по­вто­ров в 37, 67 и, со­от­вет­ствен­но, 111 ме­стах вдоль Y-хро­мо­со­мы.

Чем выше циф­ра, тем боль­ше точ­ность и, сле­до­ва­тель­но, тем бли­же к со­вре­мен­но­сти мо­жет по­дой­ти ге­не­а­лог. Ком­про­мисс­ным ва­ри­ан­том с точ­ки зре­ния цены мо­жет быть ана­лиз сред­не­го ко­ли­че­ства STR, до­пол­нен­ный те­стом на так на­зы­ва­е­мые «сни­пы» — SNP.

Что та­кое SNP?

Источник: https://zeh.media/znaniye/kniga/918634-chto-takoye-dnk-i-drugiye-voprosy

Что такое тест ДНК, как его делают и для чего он нужен?

С тех пор как в 1953 году была открыта структура ДНК, было разработано множество методов, позволяющих использовать эти знания для более глубокого изучения того, как функционируют все живые существа на нашей планете.

Вся информация о живых существах закодирована в генах, а носителем всех генов человека или животных является ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – генетический материал, который содержит “код жизни”. По сути, ДНК – это длинная молекула, состоящая из строительных блоков – нуклеотидов.

Нуклеотиды обозначают буквами A, T, C и G, в ДНК они появляются в виде буквенных пар AT и CG. В генетическом коде человека насчитывается около 3 миллиардов пар букв. Но когда ученые научились проводить ДНК тесты и для чего они нужны?

Cовременные лабораторные методы диагностики позволяют выявить множество заболеваний на самых ранних стадиях.

Молекула ДНК – что нужно знать?

ДНК в каждой клетке человека содержит один и тот же код, но у каждого человека он свой. Это уникальный код ДНК, по которому можно идентифицировать самого человека и его детей. Мы получаем свой код ДНК от наших биологических родителей в равных количествах – по 25% от каждого из родителей. Остальные 50% это наш личный код. Поэтому у родных братьев и сестер ДНК совпадают на 50%, что помогает при помощи теста легко это определить.

У человека большая часть ДНК находится в виде плотно свернутых нитей, называемых хромосомами, которые находятся внутри ядра клетки. Все клетки организма имеют одинаковые молекулы ДНК.

Напомню, что в клетке человека содержится 46 хромосом. Если попробовать размотать каждую хромосому и расположить ее от начала к концу, то в результате получится длинная двухцепочечная спираль ДНК длиной около 3 метров – и все это из одной микроскопической человеческой клетки. Спираль ДНК выглядит как винтовая лестница. «Ступени» состоят из четырех нуклеотидов: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).

Расположение этих молекул называется последовательностью ДНК, которая определяет все индивидуальные характеристики организма. Это генетический код в котором записано, когда, сколько и каких белков будет произведено в нашем теле – начиная от формирования в виде эмбриона до самой смерти. По сути, это инструкции, которые определяют наши физические характеристики и функции организма.

Эти инструкции содержатся в единицах, называемых генами.

Делали ли вы когда-нибудь ДНК-тест? Расскажите о своем опыте в комментариях к этой статье и присоединяйтесь к обсуждению этой и других не менее интересных тем к участникам нашего Telegram чата

Интересные факты о ДНК человека

  • ДНК человека и кочана капусты совпадает на 50% (будто это наш родной брат или сестра), а вот с ДНК банана мы совпадаем на 60%. Удивительно, правда?
  • ДНК людей идентичны на 99%. Все что нас отличает (внешность, пол, голос, расса и т.д.) укладывается всего в 1%
  • ДНК человека и шимпанзе совпадают на 98%
  • Около 2 грамм ДНК могли бы хранить в себе всю информацию, которая на сегодняшний день есть в Интернете
  • ДНК распадается примерно за 1,5 миллиона лет. Поэтому клонировать динозавров нам вряд ли удастся.

Как и для чего делают ДНК тест?

Так как ДНК содержится в каждой клетке нашего тела, изучая генетический материал – кровь, кожу, волосы, слюну и т.п. – с помощью принципов микробиологии – ученые могут узнать владельца конкретной ДНК. Однако для получения точных результатов специалисты советуют сдать кровь из вены.

Сегодня анализ ДНК позволяет определить наследственную предрасположенность к разным заболеваниям, которыми страдали или страдают родственники человека.

Одним из таких заболеваний является шизофрения – в своей предыдущей статье я подробно рассказывала о том, почему эту болезнь так сложно лечить и изучать.

Более того, проанализировав ДНК специалисты могут рассказать о том, какие заболевания могут возникнуть у человека в будущем, определить индивидуальную непереносимость лекарств, склонность к наркомании и алкоголизму и многое другое.

ДНК есть у всех живых организмов.

Чтобы всегда оставаться в курсе последних открытий из увлекательного мира популярной науки, подписывайтесь на наш канал в Google News

Наиболее распространенным тестом ДНК является метод полимеразной цепной реакции или ПЦР. На сегодняшний день это один из новейших и наиболее точных способов диагностики. Несмотря на то, что этот метод до сих пор считается экспериментальным, он широко и успешно применяется в медицине. Так, большинство тестов на наличие/отсутствие в организме нового коронавируса SARS-CoV-2, которые проводятся во всем мире, являются именно ПЦР-тесты.

Метод ПЦР в 1993 году разработал ученый Кэри Муллис, который получил за свое открытие Нобелевскую премию. Суть метода заключается в применении особых ферментов, которые много раз копируют фрагменты ДНК возбудителей болезни (как, например, с коронавирусом) которые можно обнаружить в пробах генетического материала, например в крови.

Затем специалисты сверяют полученные фрагменты с базой данной, что позволяет выявить тип возбудителя болезни и его количество в организме.

Сам тест проводят в специальном приборе – амплификаторе, который охлаждает и нагревает пробирки с образцами биоматериала. Точность результата напрямую зависит от температурного режима.

Так выглядит амплификатор

Однако выявление и определение склонности к заболеваниям не является единственной областью, в которой прибегают к использованию тестов ДНК. Так, появление ДНК-тестов – как в свое время дактилоскопия (метод определения отпечатков пальцев) – изменило криминалистику.

Благодаря анализу ДНК следователи имеют возможность собрать генетический материал преступника и поймать его. Но самое популярное использование ДНК-тестов – определение отцовства. Возможно дело в том, что этот анализ позволяет получить практически 100% результат.

Недавно мой коллега Николай Хижняк в своей статье подробно рассказал о будущих возможностях исследования ДНК, рекомендую к прочтению.

Подводя черту отмечу, что сегодня загадка кода ДНК еще не раскрыта. Мы стоим в самом начале познания, что же это такое на самом деле? Приоткрыв небольшую щелочку двери мы можем только догадываться о том, какие перспективы в будущем для человека может открыть понимание что такое ДНК и как мы можем использовать эти знания!

Источник: https://Hi-News.ru/eto-interesno/chto-takoe-test-dnk-kak-ego-delayut-i-dlya-chego-on-nuzhen.html

Что такое ДНК: строение молекулы, виды и наследственность

Когда-то в совсем юном возрасте мне делали переливание крови, и бабушка просила перелить мне мамину кровь, а не моего отца Может здесь скрыт секрет ДНК и факторы наследственности? Бабушка так и говорила, что «кровь должна быть хорошая»

Днк – это основа наследственности

Молекула ДНК действительно несет всю информацию обо всех факторах наследственности. Но вот о каких?

Впервые молекулу ДНК обнаружил в Швейцарии врач Фр. Мишераж в 1869 году. Произошло это совершенно неожиданно, он жил на берегу реки Рейна в Базеле, а эта река кишит лососями. Доктор практически ловил их руками, а дух исследователя животных клеток заставил заглянуть в молоку этих рыб.

Там он обнаружил неизвестное вещество и назвал его нуклеином. Он подумал о том, что это как-то связано с оплодотворением, но что передача информации идет именно с этим нуклеином в ядре, он так и не думал практически до конца жизни.

Спираль ДНК

Спираль ДНК, в которой и зашифрована вся информация о наследственности была открыта учеными Дж.Уотсоном и Ф.Криком в 1953 году. За это они получили Нобелевскую премию. Френсис Крик даже сказал, что они открыли «главную тайну жизни», он правильно сказал. В ДНК действительно записана вся нужная информация.

Что собой представляет молекула ДНК?

Сейчас так и говорят, что «ДНК несет в себе генетический код».

Это две сильно скрученные спирали, каждое звено в ней – это нуклеотид или участок ДНК. А участок или несколько нуклеотидов такой цепочки назван геном. В самом ДНК хранится важная информация о том, какие белки и в каком порядке будут формироваться, причем в строгой последовательности.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Биохимический анализ мочи что показывает

Несколько нуклеотидов образуют ген, который несет данные о внешности, о чертах характера и передается эта информация из поколения в поколение. Если этого не происходит, то идет поломка генов. Сама цепь ДНК очень длинная, поэтому и не происходит повторений, каждая их них индивидуальна.

Несколько генов – это уже называется геномом. Но уложить все это в одну цепочку невозможно, поэтому у человека 46 пар молекул ДНК, и она называется хромосомой. Хромосомы тоже имеют деление на пары: 22 соматических и 1 половая. От половой хромосомы зависит наш пол, а вот остальные несут признаки, которые и определяют нашу внешность, психотип, особенности поведения и пр. Сочетание половых хромосом ХХ – это женская хромосома, а вот ХУ – это мужская.

Модель строения хромосомы

Молекула ДНК содержит информацию о том, как произвести «себе подобную» копию, то есть иметь способность к размножению и передачу информации, чтобы жизнь нашла продолжение в потомках.

Происходит репликация молекулы ДНК через как бы раскручивание одной цепи и тут же появление второй цепочки, в которой последовательность белков идет в таком же порядке, как и в раскрученной одной спирали ДНК.

Процесс сложный тем, что никаких новых последовательностей не возникает. Все повторяется определенным образом.

Как определить какая наследственность хорошая, а какая – нет?

Многие люди могут есть много и в разное время и совсем не поправляются. И чувствуют они себя очень хорошо! А вот некоторые, используя все советы по ЗОЖ, вдруг неожиданно подхватывают вирус или просто часто болеют, и толстые. В чем здесь дело?

Синдром Дауна бывает от поломки генов, когда вместо двух хромосом находят три хромосомы. Вот такие поломки случаются и по другим признакам. Все они бывают положительными для нас и отрицательными. Вот, например, бывает такая положительная поломка, как «плотность кости». В Америке был такой случай, когда человек попал в аварию и остался цел и невредим. Все его кости остались целыми, благодаря этой «поломке» генов.

Синдром Дауна

Такая «поломка» бывает если есть предрасположенность. Например, диабет очень суровая болезнь, и часто она передается по наследству. Зная, что в семье есть диабетики можно предположить, что и у вас он может быть. А может и НЕТ, если вы не будете увлекаться сладким и не переедать, а есть маленьким порциями, чтобы не поправляться.

Есть еще один интересный факт про ген SERT, он отвечает за доставку серотонина, гормона «радости». Поэтому у некоторых людей есть состояние «послепраздничная тоска или депрессия». Кто-то сегодня гуляет, завтра работает и совсем не тоскует, что праздники или отпуск закончился, а кто-то, где есть «поломка» этого гена сильно переживает, особенно если предшествуют этому какие-то сильные эмоции, эйфория. И вот тут-то депрессия не дремлет и человек впадает в сильную апатию и тоску.

Зачем делать тест на ДНК, что он может нам показать?

По нему можно определить не только принадлежность к Роду, но и многое другое:

  • Предрасположенность к наследственным заболеваниям
  • Непереносимость каких-то продуктов питания
  • Определиться с выбором диеты
  • Установление отцовства
  • Какие волосы будут у человека
  • Каким видом спорта лучше заниматься, силовым или, наоборот, где больше движений, может марафон на длинные дистанции
  • Даже можно определить как человек принимает решения относительно финансов по степени его невротичности и «поломке» определенных генов

И другое

Тест на ДНК

Риск наследственного заболевания возрастает в разы, если есть «мутация» или поломка гена и плюс стресс, радиация, или просто сбой в системе организма.

Есть такой интересный факт, что многие известные люди пытаются сохранить свой генетический код. Вот Луи Армстронг поместил свой фрагмент ДНК на международную космическую станцию. В случае какой-то катастрофы те, кто выживет, смогут клонировать его.

Что такое генетическая память поколений?

Вот рождается человек, вырастает, и очень становится похож на какого-то родственника. И мы начинаем удивляться «вот не видел его никогда, а так похож». Это и есть генетическая память. Это то, что уже заложено в наших генах. А потом мы уже начинаем приобретать какую-то новую информацию и опыт.

Генетическая память – это то, что есть в нас еще до нашего рождения, это опыт прошлого, не наш опыт, который записан в нашем ДНК. Ученые предполагают, что генетическая память есть до рождения, в утробе матери и она передается ребенку в виде каких-то реакций, например, ребенок точно знает, как сосать грудь, она нужна для выживания и приспособления к жизни. Генетическая память, как правило, есть у детей до 2-х лет.

Если ребенок плавает под водой и поддерживать этот навык с самого рождения и развивать его, то потом можно его уже не учить плавать, он знает и осознает потом как это делать.

Проявление генетической памяти происходит во взрослом состоянии тогда, когда человек находится под гипнозом, в трансе, или во сне, когда выключатся сознание.

Иногда психологи предлагают такой сеанс арт-терапии как «утренние страницы». Вы еще толком не проснулись, а нужно взять листок и начать писать все, что пришло вам на ум. Не оценивая то, что вы пишите. Здесь ваше подсознание выдает вам что-то интересное

И вот с 4 до 6 часов утра тоже бывают «вещие сны» это вот об этом!

Можно ли доверять тесту ДНК на отцовство?

Да, это самый точный тест. У ребенка 46 пар хромосом, и ровно половина их идет от отца. Многих смущает тот факт, что говорят о 99, 99%, а не о 100% совпадении. А это учитывается генетическая погрешность!

Вот ДНК близнецов, например, совпадают также практически на 100%, но вот отпечатки пальцев у них разные

ДНК всех людей на земле совпадает на 99,9% а разница в 0,1% делает нас такими разными Поэтому будем считать, что молекула Днк – это основа наследственности!

Тайны ДНК ! Влияние слов на ДНК человека !



Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен

Подпишитесь на рассылку наших новых статей

Источник: https://ladycase.ru/zdorove/chto-takoe-dnk-nasledstvennost.html

Днк и гены

\ 3. Пробиотики \ Пробиотики \ ДНК прокариот и эукариот

Справа крупнейшая спираль ДНК человека, выстроенная из людей на пляже в Варне (Болгария), вошедшая в книгу рекордов Гиннесса 23 апреля 2016 года

Дезоксирибонуклеиновая кислота. Общие сведения

страницы:

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – своеобразный чертеж жизни, сложный код, в котором заключены данные о наследственной информации. Эта сложная макромолекула способна хранить и передавать наследственную генетическую информацию из поколения в поколение. ДНК определяет такие свойства любого живого организма как наследственность и изменчивость.

Закодированная в ней информация задает всю программу развития любого живого организма. Генетически заложенные факторы предопределяют весь ход жизни как человека, так и любого др. организхма.

Искусственное или естественное воздействие внешней среды способны лишь в незначительной степени повлиять на общую выраженность отдельных генетических признаков или сказаться на развитии запрограммированных процессов.

Дезоксирибонуклеи́новая кислота (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

В клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы (С) и фосфатной (Ф) группы (фосфодиэфирные связи).

Рис. 2. Нуклертид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы

В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии.

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином (А-Т), гуанин — только с цитозином (Г-Ц). Именно эти пары и составляют «перекладины» винтовой «лестницы» ДНК (см.: рис. 2, 3 и 4).

Рис. 2. Азотистые основания

Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК).

Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции, и принимают участие в биосинтезе белков (процессе трансляции).

Помимо кодирующих последовательностей, ДНК клеток содержит последовательности, выполняющие регуляторные и структурные функции.

Рис. 3. Репликация ДНК

Расположение базовых комбинаций химических соединений ДНК и количественные соотношения между этими комбинациями обеспечивают кодирование наследственной информации.

Образование новой ДНК (репликация)

  1. Процесс репликации: раскручивание двойной спирали ДНК — синтез комплементарных цепей ДНК-полимеразой — образование двух молекул ДНК из одной.
  2. Двойная спираль «расстегивается» на две ветви, когда ферменты разрушают связь между базовыми парами химических соединений.
  3. Каждая ветвь является элементом новой ДНК. Новые базовые пары соединяются в той же последовательности, что и в родительской ветви.

По завершении дупликации образуются две самостоятельные спирали, созданные из химических соединений родительской ДНК и имеющие с ней одинаковый генетический код. Таким путем ДНК способна перерывать информацию от клетки к клетке.

Более подробная информация:

СТРОЕНИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Рис. 4 . Азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) относится к нуклеиновым кислотам. Нуклеиновые кислоты – это класс нерегулярных биополимеров, мономерами которых являются нуклеотиды.

НУКЛЕОТИДЫ состоят из азотистого основания, соединенного с пятиуглеродным углеводом (пентозой) – дезоксирибозой (в случае ДНК) или рибозой (в случае РНК), который соединяется с остатком фосфорной кислоты (H2PO3–).

Азотистые основания бывают двух типов: пиримидиновые основания – урацил (только в РНК), цитозин и тимин, пуриновые основания – аденин и гуанин.

Рис. 5. Структура нуклеотидов (слева), расположение нуклеотида в ДНК (снизу) и типы азотистых оснований (справа): пиримидиновые и пуриновые

Атомы углерода в молекуле пентозы нумеруются числами от 1 до 5. Фосфат соединяется с третьим и пятым атомами углерода. Так нуклеинотиды соединяются в цепь нуклеиновой кислоты. Таким образом, мы можем выделить 3’ и 5’-концы цепи ДНК:

Рис. 6. Выделение 3’ и 5’-концов цепи ДНК

Две цепи ДНК образуют двойную спираль. Эти цепи в спирали сориентированы в противоположных направлениях. В разных цепях ДНК азотистые основания соединены между собой с помощью водородных связей. Аденин всегда соединяется с тимином, а цитозин – с гуанином. Это называется правилом комплементарности (см. принцип комплементарности).

Правило комплементарности:

Например, если нам дана цепь ДНК, имеющая последовательность

3’– ATGTCCTAGCTGCTCG – 5’,

то вторая ей цепь будет комплементарна и направлена в противоположном направлении – от 5’-конца к 3’-концу:

5’– TACAGGATCGACGAGC– 3’.

Рис. 7. Направленность цепей молекулы ДНК и соединение азотистых оснований с помощью водородных связей

РЕПЛИКАЦИЯ ДНК

Репликация ДНК – это процесс удвоения молекулы ДНК путем матричного синтеза. В большинстве случаев естественной репликации ДНК праймером для синтеза ДНК является короткий фрагмент РНК (создаваемый заново).

Такой рибонуклеотидный праймер создается ферментом праймазой (ДНК-праймаза у прокариот, ДНК-полимераза у эукариот), и впоследствии заменяется дезоксирибонуклеотидами полимеразой, выполняющей в норме функции репарации (исправления химических повреждений и разрывов в молекле ДНК).

Репликация происходит по полуконсервативному механизму. Это значит, что двойная спираль ДНК расплетается и на каждой из ее цепей по принципу комплементарности достраивается новая цепь. Дочерняя молекула ДНК, таким образом, содержит в себе одну цепь от материнской молекулы и одну вновь синтезированную. Репликация происходит в направлении от 3’ к 5’ концу материнской цепи.

Рис. 8. Репликация (удвоение) молекулы ДНК

ДНК-синтез – это не такой сложный процесс, как может показаться на первый взгляд. Если подумать, то для начала нужно разобраться, что же такое синтез. Это процесс объединения чего-либо в одно целое. Образование новой молекулы ДНК проходит в несколько этапов:

1) ДНК-топоизомераза, располагаясь перед вилкой репликации, разрезает ДНК для того, чтобы облегчить ее расплетание и раскручивание.
2) ДНК-хеликаза вслед за топоизомеразой влияет на процесс «расплетения» спирали ДНК.

3) ДНК-связывающие белки осуществляют связывание нитей ДНК, а также проводят их стабилизацию, не допуская их прилипания друг к другу.

4) ДНК-полимераза δ (дельта), согласовано со скоростью движения репликативной вилки, осуществляет синтез ведущей цепи

Источник: http://propionix.ru/dnk-prokariot-i-eukariot

ДНК. Механизмы хранения и обработки информации. Часть I

Много людей использует термин ДНК. Но статей, нормально описывающих, как она работает почти нет (понятных не биологам). Я уже описывал в общих чертах устройство клетки и самые основы ее энергетических процессов. Теперь перейдем к ДНК. ДНК хранит информацию. Это знают все. Но вот как она это делает? Начнем с того, где она в клетке хранится. Примерно 98% хранится в ядре.

Остальное в митохондриях и хлоропластах (в этих ребятах протекает фотосинтез). ДНК — это огромный полимер, состоящий из мономерных звеньев. Выглядит примерно так.

Что мы тут видим? Во-первых ДНК — двухцепочечная молекула. Почему это так важно — чуть позже. Далее мы видим синие пятиугольники. Это молекулы дезоксирибозы (такой сахар, чуть меньше глюкозы.

От рибозы отличается отсутствием одной OH группы, что придает стабильности молекуле ДНК, в отличие от РНК, в которой используется рибоза. Дальше, для простоты опущу приставку дезокси и буду просто говорить рибоза, да простят нас щепетильные товарищи). Маленькие кружкИ — остатки фосфорной кислоты. Ну и собственно есть азотистые основания. Всего их 5, но в ДНК в основном встречаются 4. Это Аденин, Гуанин, Тимин и Цитозин.

То есть, есть рибоза с которой связано азотистое основание. Вместе они образуют так называемые нуклеозиды, которые связываются друг с другом с помощью остатков фосфорной кислоты. Таким образом мы получаем длинную цепь, состоящую из мономеров. Теперь посмотрите на увеличенную левую цепь. Видите C и G соединены тремя пунктирными линиями, а T и A двумя.

Что это значит? Да, ДНК состоит из двух цепей, но что удерживает их вместе? Есть такая штука, как водородная связь. Выглядит примерно так. На атомы кислорода (O) и азота (N) формируется частичный отрицательный заряд, а на водороде (H) — положительный. Это приводит к формированию слабых связей.

Связи действительно очень слабые. Их энергия может быть в 200 раз ниже энергии ковалентных связей (образуются за счет перекрытия пары электронных облаков, например связь в молекуле CO2). Однако таких связей много. В каждой нашей клетке ДНК цепи связаны почти 16 миллиардами слабых связей, не мало, согласны? Но вернемся к числу связей между основаниями. Цитозин и Гуанин связаны тремя связями, а Аденин и Тимин — двумя. Это приводит к тому, что Г и Ц связанны куда прочнее, чем А и Т. Некоторым организмам нужна особая стабильность связей ДНК, например живущим при высоких температурах. При нагревании ДНК содержащая больше ГЦ пар более стабильна. Так что хочешь жить в гейзере — имей много ГЦ пар. Хотя последние исследования говорят, что явной связи между GC составом (% ГЦ пар от всех пар) и температурой обитания нет. Стоит сказать, что варьирует он сильно. Так у Candidatus Carsonella ruddii PV (внутриклеточный эндосимбионт) он примерно 16%, у нас с вами почти 41%, а у Anaeromyxobacter K (бактерия вполне себе средних размеров) достигает 75%. Тут вы можете видеть связь GC состава с размером генома бактерий. Mb — миллион пар нуклеотидов. Показатель довольно вариативный. Его, кстати, часто юзают как фичу при обучении различного рода классификаторов. Сам недавно писал классификатор для распознания патогенов на основе сырых данных секвенирования и оказалось, что GC состав даже по одному риду вполне себе можно использовать. Пока не забыл. Почему важно, что ДНК двухцепочечная? На основе одной цепи можно восстановить другую. Если в одной цепи поврежден кусок напротив последовательности Аденин-Аденин-Цитозин, то мы точно знаем, что до повреждения там был Тимин-Тимин-Гуанин. Таким образом наличие второй цепи позволяет надежней хранить информацию. Круто! Теперь вернемся к самой молекуле ДНК. Это цепочка из 4х типов звеньев. Однако насколько длинная? У Candidatus Carsonella ruddii PV уже упомянутого выше всего 160 000 нуклеотидов. У нас с вами 3.2 миллиарда (в гаплоидной клетке, то есть с одним набором хромосом. У большинства наших клеток их два). Кажется много, да? На самом деле нет. У одноклеточной амебы (Amoeba dubia) он примерно 670 миллиардов пар нуклеотидов. Кажется что это бесконечно длинная цепочка, поэтому давайте переведем размер в любимые нам метры. Если все наши хромосомы (их 46, не забываем; 23 по две копии на каждую) развернуть и вытянуть в одну линию, получится примерно 2х метровая цепочка. ДНК одной амебы хватит, чтоб опоясать футбольный стадион. Но к чему я веду? Ядро, в котором ДНК хранится не очень большое. У нас оно в среднем диаметром в 6 мкм. Не очень то много, если хочешь свернуть 2х метровую нить, пусть и очень тонкую. Причем нужно не просто запихать нить в ядро. Нужно свернуть таким образом, чтобы в любой момент можно было обеспечить доступ к любому ее участку. Задача сложная. И с ней успешно справляются специализированные белки. Они создают ряд спиралей и петель, которые обеспечивают все более и более высокие уровни упаковки и не до допускают спутывания ДНК в гордиев узел. Давайте поговорим о том, как она упаковывается. Сразу скажу, упаковывается она очень по разному. Но если откинуть экзотику, то остается два способа. Первый характерен для бактерий, второй для эукариот (или иначе ядерных).

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как вернуть обоняние и вкус

Упаковка ДНК у бактерий

Начнем с братьев наших меньших. Бактерии сами по себе обладают не очень большим геномом, в среднем от 1 до 5 миллионов пар нуклеотидов. Наиболее характерное их отличия от нас в том, что у них нет ядра и ДНК плавает в клетке. Не совсем плавает, оно частично прикреплено к клеточной мембране и тоже свернуто, но не так сильно как у нас. Второе. Бактериальная ДНК чаще всего кольцевая.

Так ее проще копировать (нет концов, которые могут потеряться при копировании и не нужно придумывать механизмы сохранения концов). Обычно такое кольцо одно, но у некоторых бактерий их может быть 2 или 3. Есть еще кольца поменьше (от пары тысяч до пары сотен тысяч остатков).Имя им плазмиды, и это вообще отдельная история.

Вернемся к упаковке ДНК. ДНК упаковывают белки-гистоны (есть еще гистоноподобные белки). ДНК это дезоксирибонуклеиновая кислота. Кислота.

Это значит что она отрицательно заряжена (за счет остатков фосфорной кислоты). Поэтому белки, связывающие ее положительно заряжены. Таким образом они могут связываются с ДНК. ДНК бактерий вместе с белками ее упаковывающими формируют нуклеоид, при этом на долю ДНК приходится 80% от его массы. Выглядит это примерно так. То есть кольцевая ДНК делится на домены по 40 тысяч пар нуклеотидов. Затем происходит скручивание.

Внутри доменов тоже происходит скручивания, но его степень в разных доменах отличается. В среднем степень упаковки бактериальной ДНК варьирует от сотни до тысячи раз.

Есть еще прикольное видео.

Упаковка ДНК у эукариот

Тут все куда интересней. Наше ДНК хорошо упакована и спрятана внутри ядра. И она куда эффективней упакована, нежели у бактерий. Во время митоза (деление клетки) размер 22й хромосомы составляет 2 мкм. Если ее распутать и вытянуть, она будет уже 1,5 см.

Что соответствует степени упаковки в 10 000 раз. Это около максимальная степень упаковки нашей ДНК. Во время деления нужно максимально упаковать ДНК, что бы эффективно разделить ее между дочерними клетками. В обыденной жизни степень компактизации составляет примерно 500 раз.

Со слишком упакованной ДНК сложно считывать информацию.

Есть несколько уровней упаковки ДНК эукариот

Первый — нуклеосомный уровень. 8 белков-гистонов формируют частицу на которую наматывается ДНК. Затем еще один белок ее фиксирует. Выглядит примерно так.
Получаются своего рода бусы. Плотность упаковки благодаря этому возрастает в 7-10 раз. Далее нуклеосомы упаковываются в фибрилы. Немного похоже на солениод. Тут суммарная степень упаковки может достигать 60 раз. Следующий этап компактизации ДНК связан с образованием петлеобразных структур, которые называются хромомерами.

Фибрила разбита на участки по 10 — 80 тысяч пар азотистых оснований. В местах разбивки находятся глобулы негистоновых белков. ДНК — связывающие белки узнают глобулы негистоновых белков и сближают их. Образуется устье петли. Средняя длина петли включает примерно 50 тысяч оснований. Эту структуру называют интерфазной хромонемой. И именно в ней наше ДНК находится большую часть времени. Уровень упаковки здесь достигает 500-1500 раз.

При необходимости клетка может еще больше компактизировать генетический материал. Идет образование более крупных петель из хромомерной фибриллы. Эти петли в свою очередь образуют новые петли (петли в петли и это не вязание). Которые в конечном счете формируют хромосому. В целом процесс упаковки можно описать примерно так. В итоге из нитей ДНК мы получаем, при делении, суперскрученные структуры, которые можно увидеть под микроскопом. Их мы и зовем хромосомами.

Собственно вещество хромосом зовется хроматином. И степень его упаковки отличается в зависимости от участка хромосомы. Есть эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин это довольно расплетенная область хроматина, в ней ДНК находится на хромомерном уровне (упаковка в 500 — 1000 раз). Здесь происходит активное считывание информации.

Например, если сейчас клетка активно синтезирует белок А, то область ДНК, его кодирующая будет в состоянии эухроматина, что бы ферменты, «читающие» ДНК могли до нее добраться. Гетерохроматин же содержит ту часть ДНК, которая клетке не особо нужна сейчас. То есть ДНК максимально плотно упакована, дабы не путаться под ногами. В зависимости от потребностей клетки одни области хроматина могут частично расплетаться, в то время как другие — сплетаться.

Таким образом еще и осуществляется регуляция (очень грубое приближение), ведь к скрученной области не добраться, и значит ее не прочитать.

Собственно пока это все. Мы обсудили как хранится носитель информации. Сделаем небольшую паузу и через пару дней поговорим о самом кодировании информации.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

  • 19,8%Изи, усложняй смело34
  • 66,3%Изи, можно так и оставить. Больше статей!114
  • 14,0%Много непонятного, больше поясняй, больше примеров!24
  • 29,0%Круто, пиши на свой выбор44
  • 7,9%не интересно, в кач не хожу:)12
  • 47,4%Интересно все! Хватит спрашивать, пиши уже72
  • 15,8%Если напишешь о прикладных аспектах, будет здорово!24

Источник: https://habr.com/post/424809/

Что такое ДНК?

В 1953 году два биохимика, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, вошли в паб в Кембридже и заявили: «Мы открыли секрет жизни!»

Они не преувеличивали. Они разработали структуру ДНК, и с ее помощью открыли многие тайны того, как живые существа создают и воспроизводят себя.

ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота, находится в сердце каждой клетки каждого живого существа. Она несет в себе все инструкции для организма, чтобы строить, поддерживать и восстанавливать себя.

Реплицируя и передавая свою ДНК, животные, растения и микроорганизмы могут передавать свои характеристики своим потомкам.

У людей половина ДНК в наших клетках происходит от нашей матери, а половина – от нашего отца. Вот почему мы наследуем смесь характеристик от обоих родителей. ДНК – это чрезвычайно длинный и сложный код, и каждый уникален.

Этот «генетический код» может рассказать нам многое, в том числе сведения о происхождении и потенциальных проблемах со здоровьем.

Наше понимание ДНК произвело революцию во всей биологии. Это позволило ученым измерить, насколько тесно организмы связаны друг с другом, помогая как подтвердить, так и уточнить теорию эволюции Чарльза Дарвина, а также произвести клонирование.

Как работает ДНК?

Открытие структуры молекул ДНК было ключом к выяснению, как это работает. До этого ученые не знали, как это густое вязкое вещество контролирует такие разнообразные качества, как цвет волос человека или, например, форму птичьего клюва.

Уотсон и Крик обнаружили, что молекула ДНК устроена как очень длинная витая лестница в структуре, которую мы называем двойной спиралью.

Каждая «ступенька» лестницы состоит из пары оснований – двух соединенных химических строительных блоков, называемых нуклеотидами. Существует четыре различных типа этих нуклеотидов ДНК: аденин, цитозин, гуанин и тимин. Мы называем их A, C, G и T.

Нуклеотид A всегда связывается с T, а C с G. Точный порядок расположения букв на лестнице меняется, образуя чрезвычайно длинный код.

ДНК человека насчитывает около трех миллиардов «ступеней на лестнице».

С помощью современных технологий мы можем извлекать ДНК из клеток и расшифровывать точный порядок пар оснований, давая нам необычайно длинную строку букв A, C, T и G. Этот сложный код будет отличаться для каждого человека и каждого организма (кроме идентичных близнецов ), и известен как наша последовательность ДНК или геном.

Чтобы понять, как работает ДНК, мы должны сначала понять что такое белок.

Молекулы белка выполняют множество различных задач внутри наших клеток и помогают создавать многие сложные структуры в организме.

Существуют различные типы белка, но все они состоят из длинных цепочек химических строительных блоков, называемых аминокислотами. Генетический код, сформированный ДНК, подобен языку, который говорит клеткам, как создавать необходимые им белки. Различные трехбуквенные комбинации в ДНК представляют разные типы аминокислот – например, последовательность «GCA» – это код аминокислоты под названием аланин, а «TGT» называется цистеином.

Молекулярный механизм внутри клетки «сканирует» последовательность ДНК гена. Каждые три буквы он добавляет соответствующую аминокислоту в цепь.

Различные комбинации аминокислот создают белки с совершенно разными функциями – от крошечных химических посредников, таких как гормоны, до важных молекул, которые формируют волосы, кожу и мышцы. Белки также могут выступать в роли катализаторов важных химических реакций или создавать “мини-машины”, которые выполняют очень специфические задачи внутри клеток.

В человеческом теле есть сотни тысяч различных белков, и еще множество миллионов по всему миру природы. Изменение наших генов вызывает их изменения, которые производят наши клетки, что, в свою очередь, приводит к различиям в характеристиках.

ОСНОВНЫЕ ПАРЫ – ДНК состоит из строительных блоков, называемых нуклеотидами. Существует четыре различных типа, и каждому присваивается буква: A, C, G или T. A всегда связывается с T, а C всегда связывается с G. При соединении они образуют пары оснований.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДНК – Это важный метод в биологии, который позволяет нам «читать» последовательность нуклеотидов.

Выбор читателей:  Друзья узнают, что они на самом деле братья

Что такое гены?

Гены – это участки нашей последовательности ДНК, которые содержат код для конкретного белка, обычно связанный с определенной функцией или физической характеристикой. Например, у людей участок ДНК, известный как «ОСА2»(полипептид P), оказывает сильное влияние на цвет глаз человека.

Различия в этих частях нашей ДНК приводят к различным характеристикам, которые мы видим среди людей.

Существует распространённое заблуждение, что один ген отвечает за одну черту. Но на самом деле физические черты являются результатом комбинации многих генов. Ученые могут изучить, что делает ген, удаляя его или изменяя последовательность пар оснований, обычно используя животных, таких как плодовые мухи, черви или мыши. Эти «мутантные» животные затем изучаются, чтобы увидеть, что в них отличается.

ГЕН – часть ДНК, которая имеет определенную функцию. Гены редко делают только одно, и часто это сочетание многих генов, которые приводят к физическим характеристикам, таким как цвет глаз или рост. Вы наследуете гены как от своей матери, так и от отца.

ГЕНОМ – это вся последовательность ДНК организма. Геном человека был секвенирован в 2003 году. Каждый геном уникален, но мы можем сказать, насколько тесно мы связаны, изучая сходства между геномами.

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАССТРОЙСТВО – проблема, вызванная одной или несколькими аномалиями в геноме человека, обычно присутствующими с рождения. Большинство генетических расстройств довольно редки.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ – Изменение ДНК организма, чтобы она имела различные свойства. Одним из примеров будет вставка гена из одного урожая в другой, чтобы сделать его устойчивым к вредителям.
У людей весь наш генетический код распределен по 23 хромосомам.

Каждый из нас наследует один набор из 23 от нашей мамы, а другой набор из 23 от нашего отца, поэтому каждая клетка содержит 46 хромосом. Когда люди рождаются с большим или меньшим количеством хромосом, это может вызвать проблемы со здоровьем.

Например, у людей с синдромом Дауна три пары хромосом 21 вместо пары.

Процесс репликации ДНК

Открытие структуры «двойной спирали» ДНК помогло раскрыть удивительно простой способ репликации молекулы ДНК. С помощью других химических веществ в клетке, двойная спираль раскручивается, а две нити раскалываются по центру, как молния. Поскольку A всегда парна с T, а C с G, обе цепи образуют точную копию, так как больше нуклеотидов притягивается к соответствующему месту напротив свежевыщепленных нитей.

Этот процесс репликации имеет решающее значение, потому что клетки постоянно делятся и реплицируются. Если ДНК копируется неправильно, полученные клетки имеют беспорядочные инструкции и могут начать выходить из-под контроля. Как пример, образование раковой опухоли.

Что такое хромосомы?

У животных и растений количество ДНК в каждой клетке очень велико, и чтобы не занималось слишком много места оно должно быть ловко упаковано в х-образные пучки, то есть хромосомы. Эти структуры скручивают и складывают ДНК и при этом позволяют клетке получать доступ ко всем важным частям кода.

Ученые считают, что, если бы оно не было заключено в хромосомы, ДНК в одной клетке человека могла растянуться более чем на 1,5 метра.

Половые хромосомы немного отличаются. Одна из них называется X, а другая – Y.

У мужчин(XY) есть одна копия каждого, X и Y, а у женщин(XX) две копии X. Когда сперма сливается с яйцеклеткой, новая клетка получает одну из каждой хромосомы от каждого родителя. Таким образом, у будущего ребёнка будет 23 пары или 46 хромосом, две Х-хромосомы (девочка) или одна Х и одна Y (мальчик).

Выбор читателей:  Как побороть лень?

Разные организмы имеют разное количество генов и хромосом в своих клетках. У комаров всего шесть хромосом, а у папоротника – более 1000.

Всё ли определяют гены?

Ученые и философы на протяжении веков спорили о том, управляет ли наша жизнь природой или питанием. Самый простой способ ответить на этот вопрос – сказать, что мы являемся продуктом сочетания наших унаследованных генов и окружающей среды.

Небольшое количество генов даже связано с определенными чертами характера, такими как высокий интеллект или экстремальное антисоциальное поведение, но доказательства этого весьма ограничены. Скорее всего, многие гены работают вместе, чтобы влиять на нашу личность, а опыт и события нашей жизни также влияют на работу нашего мозга.

Хотя последовательность ДНК каждого человека уникальна, огромные ее участки идентичны между людьми и даже животными. На самом деле, около 95 процентов нашего генома такие же, как у шимпанзе, а 25 процентов – как у винограда.

Количество генетических различий между отдельными людьми очень мало – всего 0,1 процента из трех миллиардов пар оснований будут разными, если сравнивать двух человек.

Относительно новая область « эпигенетики » все больше показывает, что наши гены могут выражаться по-разному – включаться и выключаться – в разное время на протяжении всей нашей жизни, что означает, что работа наших генов еще более сложна, чем мы думали.

ДНК и эволюция

Тот факт, что ДНК может копировать себя, имеет решающее значение для эволюции всей жизни на Земле. Когда ранние организмы размножались, недостатки в процессе копирования ДНК создали новую жизнь с изменениями в их генетическом коде, что привело к немного различным характеристикам и особенностям в каждом поколении.

Любые характеристики, которые давали пользу организму, с большей вероятностью выживали и передавались. Организмы, которым препятствуют их изменения, с большей вероятностью погибнут или не размножатся.

В течение нескольких поколений успешные последовательности ДНК процветали и размножались, в то время как не очень хорошие последовательности ДНК были отправлены в эволюционный мусорный ящик.

Жизнь на Земле становилась все более разнообразной и сложной, и самые успешные варианты в каждом поколении передавали свои гены следующему. Чарльз Дарвин назвал это «естественным отбором» задолго до открытия ДНК.

Что можно сделать с ДНК?

Учёные уже используют ДНК для целого ряда чрезвычайно полезных приложений, таких как наборы для генетических тестов, которые могут рассказать нам о нашем прошлом, настоящем и будущем: какими были наши предки, какие лекарства мы должны принимать или избегать, и какие болезни мы можем развить.

Мы также можем использовать его для урегулирования споров об отцовстве или поимки преступников путем поиска крошечных количеств ДНК, найденных на месте преступления.

Но это только начало. Поскольку секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК) становится намного проще и дешевле, то, что когда-то было немыслимо, теперь возможно.

Ученые уже могут создавать персонализированные лекарственные препараты, специально предназначенные для работы с вашей точной комбинацией генов. Они читают геномы раковых клеток, чтобы узнать о них больше и бороться с ними.

Генная терапия может быть использована для борьбы с генетическими нарушениями, вставляя новые гены в ДНК людей.

В будущем биологи смогут создавать совершенно новые организмы, которые существуют исключительно для производства полезных для нас продуктов. Мы можем даже иметь возможность редактировать геном нашего потомства – не только для того, чтобы гарантировать, что у наших детей не будет генетических нарушений, но также и для того, чтобы у них были те характеристики, которые мы хотим.

Источник: https://joinfor.ru/chto-takoe-dnk/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ваш семейный доктор
Корица что это такое

Закрыть