Как се превежда dna. ДНК: препис, история, състав, значение

26.02.2015 13.10.2015

Историята

Изучаването на нуклеиновите киселини и вследствие на това механизма на предаване на наследствената информация започва през 19 век. Първите постижения в тази област, които историците приравняват по важност с откриването на радиоактивността и структурата на атомното ядро, принадлежат на швейцарския учен Фридрих Мишер. Въпреки това дезоксирибонуклеиновата киселина, открита от Мишер през 1868 г., беше много скептична за дълго време. Молекулата се считала за монотонна и проста, така че не можела да носи наследствената информация. Максимумът, с който учените от онова време се съгласиха, е, че ДНК може да бъде хранилище на фосфор в човешкото тяло.

Революция в този въпрос беше провеждането на експерименти в средата на ХХ век от О. Ейвъри и Ф. Грифит. Грифит

изследва промените, които настъпват с експериментални мишки, след като им се прилага доза мъртви гладки и оживени бактерии. След няколко дни някои животни загинаха. Селекция от тестове показа, че в кръвта на мъртвите мишки са открити живи гладки бактерии. Тоест, имаше някакъв процес, поради който жива груба бактерия се трансформира в гладка. Повече от десетилетие Ейвъри се опитваше да изучава принципа на механизма, който причинява подобни кардинални промени. Неговите изследвания надминаха всички очаквания. За трансформацията на гените в бактерии и както се оказа по-късно във всички живи организми, ДНК молекулата е отговорна.

След това откритие обаче изследователите имат нова поредица от въпроси. Как ДНК носи наследствена информация? И къде се съдържа - в протеиновата обвивка?

Започна нов кръг от изследвания или така наречената ДНК декриптация. Три групи учени се включиха в надпреварата наведнъж, те бяха представители на Калифорнийския технологичен институт, Университета в Кеймбридж и King's College. Както обаче често се случва, един от учените излезе с прозрение съвсем случайно. Р. Франклин, изследва структурата на кристалите, използвайки за това рентгеново лъчение. В един момент тя получи тънък лъч лъчи, който й помогна да направи първата ясна и подробна снимка на молекула ДНК. Нейният лидер Морис Уилкинс показа уникална снимка на приятеля си Джеймс Дюи Уотсън. Виждайки молекулната структура на ДНК, Уотсън намери прозрение. Резултатът от обсъждане на неговите предположения и предположения с колегите бяха поредица от статии в списанието Nature, които през 1953 г. обясниха на света принципа на самовъзпроизвеждането и в резултат на това възпроизвеждането на живота на Земята.
За това откритие през 1962 г. учените получиха Благородната награда. Тъжен факт е обаче, че Розалинд Франклин, която направи същата снимка, не доживя да види такъв почетен и тържествен ден, но почина през 1958 г. от рак.

стойност

ДНК е отговорна за наследяването на героите и тяхната променливост. Именно декодирането на ДНК ви позволява да изучавате програмата за развитие и хода на живота на всеки жив организъм. И само намесата на лекарите и околната среда са в състояние да направят незначителни промени в развитието на присъщите процеси и тежестта на генетичните признаци. Декодирането на генома е от голямо практическо значение, тъй като знаейки програмния код, лекарят лесно ще определи предразположеността на пациента към определено заболяване, ще прогнозира поносимостта на определени лекарства, както и ще предположи естеството на хода на заболяването.

За декодирането на ДНК е важна не само информацията за структурата на пептидите и тяхното функционално предназначение, но и редът, в който аминокиселините следват една друга. Съставът на ДНК се определя от четири типа нуклеотиди:
- аденил (A)
- цитидил (С)
- гуанил (G)
- тимидил (Т)

ДНК формулата представлява буквена линия с първите главни букви на името на пептидите, например ATTCG и т.н. Тоест, генетичният код на човека е уникална последователност от няколко нуклеотида. А декодирането на ДНК е откриването на всички тайни на наследяването.
Само една единствена молекула на ДНК съдържа безумно количество информация. Самото ядро \u200b\u200bсъдържа информация, сравнима с милион страници научен ръкопис или дори енциклопедия.
Прочетохме човешкия геном за първи път през 2001 г. Тогава учените показаха така наречената чернова или пробна версия на дешифрирането. Пълната картина на човешкия геном беше представена през 2007 г. Впечатляваща сума беше похарчена за изследването. Бюджетът на проучването беше 1 000 000 щатски долара.

Проект за човешки геном

Най-често използваният метод за разпознаване на ДНК е секвенирането. Тя ви позволява да определите последователността на съединенията на аминокиселини в ДНК. Методите на секвениране се подобряват и подобряват ежегодно. Въпреки това, дори тези открития, които бяха направени през 80-те, направиха възможно изследването на отделни части от гени.

През 1990 г. САЩ стартира проект, наречен Човешки геном. Период от 15 години е определен за работа. През това време учените трябваше да изучават пълния човешки геном. Проектът засегна моралните, социалните и етичните аспекти на човешкия живот. Тоест в края на работата учените трябва да имат отговори на всички въпроси, свързани с отношенията, здравето и социалните различия на хората.
До 2003 г. човешкият геном е декриптиран с 99,99%. Неясностите и така наречените „дупки“ остават и до днес. Учените обаче ги признават за незначителни и не носят значителна информация.

Перспективи.

ДНК декодирането днес е важно откритие, но цялостно разбиране на значението все още не е настъпило. Предполага се, че изследвания от този вид ще бъдат много полезни за изучаване на еволюцията на човечеството и диагностициране на различни заболявания в ранен етап.

Така например, вече със сигурност се знае, че нашите предци - неандерталците са притежавали способността да говорят. Освен това, като пораснат, те престават да абсорбират лактоза. Предимството на тяхното развитие беше, че не изпитаха шизофрения и синдром на Даун.

Що се отнася до днес, изследването на човешкия геном избягва редица неприятни последици. Молекулите на дезоксирибонуклеиновата киселина при всички хора са почти идентични, обаче наличието на различия между нас се обяснява с незначителни нюанси. И така, замяната на една основа с друга в молекулата на ДНК води до появата на точкови мутации и, като следствие, до появата на заболявания в ранна или зряла възраст. В някои случаи нуклеотидният заместител не се проявява в проявата на болестта, а само при появата на предразположение към нея. Но различни външни фактори могат да провокират неговото развитие:
- консумация на алкохол
Никотинова зависимост
- неблагоприятна среда
Силен стрес
- неправилно хранене и др.

Съвременните лекари вече знаят за пет хиляди наследствени заболявания. Почти половината от тях са тежки, което води до увреждане. ДНК декодирането ще предостави възможност за предупреждение на пациентите за склонност към определено заболяване. Това от своя страна ще позволи да се предприемат превантивни мерки за елиминиране на развитието на болестта или да се улесни нейното протичане. Известно е, че човешкият генотип остава непроменен през целия живот. Следователно е достатъчно да се вземат ДНК тестове само веднъж.
Ако бъдат открити мутации, пациентът ще бъде насочен към генетик за допълнително консултиране и лечение. Не се отпускайте обаче и тези хора, чийто анализ се оказа „чист“. Всъщност, както беше казано по-рано, екстремните и постоянни натоварвания върху здраво тяло могат да провокират неизправност в работата дори на „най-добрите гени“.

Съвременните технологии за разпознаване на генотипа позволяват да се идентифицира предразположението на човек към всичко, дори към физическа активност, ефективността на изграждането на мускулите и степента на загуба на тегло. А това от своя страна ще позволи на лекарите да препоръчат на пациентите избора на идеалния спорт, в който успехът ще бъде гарантиран. А в случай на недохранване (недостатъчно бързо увеличаване на мускулите) ще бъде предложен индивидуален режим на спортно хранене и тренировъчни комплекси.

В допълнение, развитието на изследването на последователностите на дезоксирибонуклеиновата киселина и пептидните съединения ще позволи микробиологията да се повиши до ново ниво. Изследването на гъбички и бактерии, както и вируси, които причиняват различни инфекциозни заболявания, може да се използва във всички сектори на човешкия живот:
- биофармацевтици
- козметично производство
- производство на храни
- мониторинг на околната среда и много, много повече.

Деоксирибонуклеиновата киселина или ДНК е градивният елемент на живота, биологичен код на паметта, който осигурява предаването на генетични данни от поколение на поколение през цялата еволюция на живите същества. ДНК е направена под формата на двойна спирала и също така съдържа информация за структурата на различни видове РНК и протеини. Химически, ДНК е дълга полимерна молекула, съставена от повтарящи се блокове от нуклеотиди. От биологична гледна точка обаче ДНК е ключът към разбирането на живота на най-финото ниво, достъпа до експерименти върху генома, което позволява декодиране на ДНК кода и бъдещето на човечеството като клас същества, независими от естествената еволюция. За дешифрирането на структурата на ДНК през 1953 г. трима учени получиха Нобеловата награда за физиология или медицина от 1962 г.

Целият биологичен живот на планетата Земя се основава на четири нуклеинови (азотни) ДНК бази: A, T, C и G (аденин, цитозин, тимин и гуанин). Но какво се случва, ако човек успее да създаде нови изкуствени нуклеинови основи и да ги зашие в тялото? Изследователи от Изследователския институт на Scripps успяха да направят точно това. Учените създадоха две напълно нови нуклеинови бази и създадоха първата полусинтетична бактерия в историята на тази „неестествена“ ДНК.

Ако се замислите, човечеството дълго и дълго е изучавало структурата и структурата на молекулата на ДНК и изглежда, че може да се намери ново в спирална молекула, състояща се от няколко аминокиселини? Оказва се, че много неща: например група учени от Университета в Пенсилвания успяват да създадат микроскопични „мускули“, използвайки ДНК молекули, задвижвани от механичните свойства на ДНК молекулите. Такива „мускули“ могат да се използват при изграждането на наномашини.

ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) - вид рисунка на живота, сложен код, който съдържа данни за наследствена информация. Тази сложна макромолекула е способна да съхранява и предава от поколение на поколение.

ДНК определя такива свойства на всеки жив организъм като наследственост и променливост. Информацията, кодирана в него, определя цялата програма за развитие на всеки жив организъм. Генетично детерминираните фактори определят целия ход на човешкия живот. Намесата на лекарите или естественото въздействие на околната среда може само леко да повлияе на общата тежест на отделните генетични черти или да повлияе на развитието на програмирани процеси.

ДНК, чието декодиране на кода е не само научно, но и практично, позволява на лекарите да предотвратят заболяванията, към които човек е предразположен от раждане. Знаейки за структурните особености на генома на пациента, лекарят е в състояние да предвиди реакцията на организма към външната среда, да прогнозира изхода от заболяването и ефективността на специфични лекарства и др.

Молекулите, свързани в определен ред, контролират всички процеси на синтез на протеини и ензими, които контролират обмена на енергия и вещества в човешкото тяло. Структурата на протеините и техните функции се определят от какви аминокиселини се състоят. Важна роля играе подреждането на тези аминокиселини в протеиновата молекула.

Ако разгледаме дълбоките слоеве на ДНК, нейният състав се определя от 4 вида нуклеотиди: тимидил (Т), аденил (А), гуанил (G) и цитидил (С). Самата макромолекула с обвивката на хромозомите достига дължина от 1 метър. Дебелината му в този случай е равна само на един нанометър (една милиардна част от метър).

ДНК формулата прилича на буквено въвеждане на нуклеотидна последователност във верига. Например, може да изглежда така: AGTCATGCCAG.

ДНК е обект на изследвания на учените от десетилетия. Фактът, че гените са отделни секции на молекулите на дезоксирибонуклеиновата киселина, е установен още в средата на 20 век. Тогава учените били убедени, че тези участъци на молекулите са отговорни за структурата на протеините.

Въз основа на това беше разкрита взаимозависимостта между химическата структура на местата на ДНК молекули и самите протеинови молекули. Същността на тази зависимост е, че редът на ДНК в протеините съответства на реда на структурните единици на ДНК (нуклеотиди) в гена.

Направеното откритие беше революционно по отношение на разбирането на основната същност на ДНК. Дешифрирането на генетичния код позволи на учените да се доближат до основните тайни на генетичната информация на човека.

Човек се записва като специфична последователност от нуклеотиди на главното - ДНК. Дешифрирането на структурата на тази макромолекула през 1953 г. е основен момент в историята на микробиологията. За принос към това откритие Дж. Уотсън, Ф. Крик и М. Уилкинс получиха Нобелова награда.

Декриптирането на ДНК отнема много дълго време. Това е така, защото една молекула дезоксирибонуклеинова киселина съдържа огромно количество информация, криптирана със сложен код. Ядрото на една клетка съдържа една, която би могла да запълни милион страници от научна енциклопедия.

Възможно бе да се прочете човешкият геном за първи път в така наречената версия на черновата през 2001 г., въпреки че бяха необходими още две години за завършването на проекта. 300 милиона долара бяха изразходвани за проекта, в него участваха няколко научни организации.

Пълен запис на генома е направен през 2007 г. Бюджетът на проекта вече беше 1 милион долара.

Днес на една инсталация се извършва процедура, наречена „ДНК декодиране на човешки хромозоми“ и цената му е спаднала до рекордната стойност в цялата предишна история. Тя е равна на 50 хиляди долара.

Буквално преди половин век самата идея за изследване на човешки гени изглеждаше фантастична и недостижима. Разбира се, дори тогава науката беше наясно с наследствената информация, съдържаща се в молекулата на ДНК, но дешифрирането на тези данни се считаше за почти невъзможно. Но времената се промениха, благодарение на които някога високотехнологичният ДНК анализ всъщност стана ежедневен и достъпен за всички.

Но какво знаем за този анализ? Защо е необходима генетична информация и как тя може да се използва в полза на собственото здраве? Ще ви разкажем повече за това в тази публикация.

ДНК анализ - какво трябва да знаете за него

Веднага ще вземем решение относно факта, че ДНК анализът (изследване на молекула на дезоксирибонуклеинова киселина) е съвременен метод за лабораторна диагностика, който ви позволява да идентифицирате наследствени патологии или да определите предразположение към такива заболявания и следователно да предприемете необходимите превантивни мерки.

За да разберете как изглежда ДНК код, най-добре е да си представите сложен и невероятно дълъг буквен код. Той има само четири букви, в съответствие с имената на четирите азотни основи, от които всъщност се състои ДНК: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (T). В последователността на тези букви са скрити всички гени на нашето тяло, поради които се осъществява синтеза на протеини.

Говорейки на обикновен език, ДНК казва какви протеини, с каква информация и в какво количество ще се произвеждат в нашето тяло от момента на зачеването до смъртта. Благодарение на това можете да определите външния вид на човек, като се започне от растежа и чертите на лицето и завършва с цвета на кожата и косата. Ето защо всички сме толкова подобни на нашите предци. Това е един от най-ярките примери за прехвърляне на гени от родители към деца. Нещо повече, гените определят някои характеристики на характера на човека и дори предразположение към болести. Освен това, лабораторният анализ ви позволява да получите информация за реакцията на нашето тяло към приемането на определени лекарства.

Малко история

ДНК молекулата е открита в средата на века преди миналия, но след това находката не получава голямо значение. Само век по-късно американските учени Ф. Крик и Д. Уотсън описват структурата на ДНК под формата на две спираловидни вериги, усукани заедно. Именно тази форма на молекула направи възможно надеждното съхранение на информация и копирането й в други клетки.

След като установи структурата на ДНК, научният свят се изправи пред сериозен въпрос относно дешифрирането на съдържащата се в него информация. Разработени са стотици техники, които ви позволяват да разделите молекулата на „парчета“ и да прочетете всяка от тях поотделно, като по този начин съберете целия генетичен код.

В зората на текущото хилядолетие учените завършиха грандиозен проект, наречен Човешки геном. Нейната същност беше да декриптира ДНК във всички двойки човешки хромозоми. В резултат специалистите откриха местоположението на всички гени, които определят жизнената активност на човешкото тяло, и въз основа на това съставиха така наречената „генетична карта на хромозомите“.

Възможности за ДНК анализ

Прилагането на описаното изследване едва започва да се разпространява в целия свят, но днес човечеството е разбрало какви невероятни възможности ДНК анализът дава на човек. Например в Съединените щати и някои други развити страни стана нормално да се проверява човек за наличие на гени, отговорни за развитието на ракови тумори. У нас подобни анализи все още са рядкост, а в Русия има големи институции, въз основа на които днес жителите на нашата страна имат уникална възможност да изучават гените си.

Към днешна дата този метод на лабораторни изследвания най-често се използва за определяне на бащинството. Този анализ ви позволява да получите отговор за предполагаемата връзка с точност, близка до 100%. Освен това, това изследване може да се проведе преди раждането на бебето (по време на бременност).

ДНК изследвания се използват широко в криминалистиката. Понякога този метод се превръща в единствения начин да се привлече престъпникът до правосъдие. Например методът за определяне на пръстови отпечатъци чрез декодиране на гени е приложен първо на практика веднага след откриването му. Британски генетик Алекс Джефрис е бил вербуван за издирване на кървав маниак, който брутално се нахвърли върху момичета. И само след отпечатване на ДНК на цялата мъжка половина на провинциалния град, е открит маниак. Тази, съвсем реална история, легна в основата на телевизионния сериал „Кодът на убиеца“, който излезе през 2015 г.

Материал за ДНК анализ

Като се има предвид, че криптираната в гените информация е скрита във всеки орган на тялото ни, за анализ е подходящ напълно различен материал. Тя може да бъде всяка биологична течност (като започва от кръв и завършва със слюнка и сперма), както и коса, нокти и дори сяра от ушите. Материалът за плода, който лекарите вземат, когато имат аборт или аборт, също може да се използва за изследване. Освен това изборът в полза на конкретен материал не влияе върху резултатите от анализа. ДНК е една и съща във всяка клетка (с изключение на яйцеклетката и спермата), което означава, че с правилния подход за изследване от всякакъв материал можете да получите същия точен отговор.

Анализът изисква използването на най-модерното оборудване и затова малките лаборатории и медицинските центрове в малките градове рядко предоставят подобни услуги. Ползата е биогенетичен материал (намазка, нокътна плочка, дъвка с остатъци от слюнка), ако е необходимо, изпратен до лабораторията на друг град по пощата.

Методи за декодиране на ДНК

Декриптирането на ДНК е доста сложна и отнемаща време процедура. За да дешифрирате молекула, тя трябва да се копира многократно, след което тя трябва да бъде разделена на части и всяка от тях трябва да бъде дешифрирана на свой ред. За удобство основите, отбелязани с буквите, съставляващи генетичния код, са боядисани със специални багрила, така че да е удобно да се разпознават и четат след лазерно сканиране.

Друг съвременен метод на изследване е много подобен на томографията. С него молекулата на ДНК се предава през специално микроскопично устройство. По време на преминаването се отчитат колебания за минута, които незабавно се извеждат на компютъра. Чрез промяна на такива колебания е възможно да се декриптира необходимия код.

ДНК съдържа сложен код, който носи информация за всички наследствени черти. Молекулата на ДНК може не само да съхранява информация, предавайки я от поколение на поколение, но и да гарантира неизменността на кода (ако не вземете предвид мутацията).

ДНК на всеки организъм определя неговата наследственост и променливост, докато информацията, кодирана в молекулата на ДНК, определя цялата следваща програма за развитие на организма. Факторите, определени на генетично ниво, са в състояние да повлияят на хода на човешкия живот в много по-голяма степен, отколкото си представяме.

Декриптиране на ДНК   - Това е не само принципно за учените, но и решение на много проблеми на човешкото тяло. Това помага за предотвратяване на вродени заболявания или заболявания, към които човек е предразположен първоначално. Ако има такава информация, е възможно да се диагностицира и предпише лечение много по-бързо, както и да се предвиди изходът от заболяването с голяма точност.

На най-дълбоко ниво съставът на ДНК се определя от четири типа нуклеотиди: тимидил (Т), аденил (А), гуанил (G) и цитидил (С). ДНК формулата е написана с букви, които показват последователността на нуклеотидите във веригата.

ДНК се изучава от няколко десетилетия. Още в средата на ХХ век учените откриват, че отделните секции на молекулите на дезоксирибонуклеиновата киселина са гените на тялото. Също така по това време стана известно, че съществува връзка между химическата структура на секциите на молекулите на ДНК и самите протеинови молекули, според която редът на ДНК в протеините съответства на реда на структурните единици на ДНК (нуклеотиди) в гена.

Подобно революционно откритие позволи на учените да изследват по-подробно мистериите на наследствеността. Въпреки факта, че декодирането на ДНК е възможно днес, това отнема много време поради факта, че огромно количество кодирана информация е скрита в една молекула.

В резултат на това стана възможно завършването на пълния запис на генома до 2007 г. Въпреки това, поради факта, че технологията не стои неподвижно, сега са необходими около милион долара. Днес подобни процедури се завършват доста бързо, това не изисква участието на цял персонал от изследователи, а цената за ДНК декодиране на човешки хромозоми струва 50 хиляди долара.

ПОВЕЧЕ ДЕТАЛИ КАК ДЕКОДИРАЙТЕ ДНК ВИДЕО