Kako se prevodi dna. DNK: transkript, istorija, sastav, značenje

26.02.2015 13.10.2015

Priča

Istraživanje nukleinskih kiselina i, posljedica toga, mehanizma prenošenja nasljednih informacija, započeli su u 19. stoljeću. Prva dostignuća u ovom polju, koja istoričari izjednačuju po značaju sa otkrićem radioaktivnosti i strukturom atomskog jezgra, pripadaju švicarskom naučniku Friedrichu Mischeru. Međutim, deoksiribonukleinska kiselina koju je Misher otkrio 1868. bila je dugo skeptična. Molekula se smatrala monotonom i jednostavnom, tako da nije mogla prenijeti nasljedne informacije. Ono što su naučnici tog vremena složili je da DNK može biti skladište fosfora u ljudskom tijelu.

Revolucija u ovom pitanju bilo je vođenje eksperimenata sredinom dvadesetog veka O. Averyja i F. Griffitha. Griffith

proučavao je promjene koje se javljaju kod eksperimentalnih miševa nakon što su mu davali dozu mrtvih glatkih i živo hrapavih bakterija. Nakon par dana, neke su životinje uginule. Izbor testova pokazao je da su u krvi mrtvih miševa pronađene žive glatke bakterije. Odnosno, postojao je neki proces zbog kojeg se živa gruba bakterija transformirala u glatku. Više od decenije Avery je pokušavao proučiti princip mehanizma koji izaziva takve kardinalne promjene. Njegovo je istraživanje premašilo sva očekivanja. Za transformaciju gena u bakterije, a kako se kasnije ispostavilo u svim živim organizmima, bio je odgovoran molekul DNK.

Međutim, nakon ovog otkrića, istraživači imaju novu seriju pitanja. Kako DNK nosi nasledne podatke? A gdje se nalazi - u proteinskoj ljusci?

Započela je nova runda istraživanja, ili takozvana dešifriranje DNK. Tri trke naučnika pridružile su se trci odjednom, oni su bili predstavnici Kalifornijskog tehnološkog instituta, Univerziteta Cambridge i King's Collegea. Međutim, kao što se često događa, jedan od naučnika došao je do uvida sasvim slučajno. R. Franklin, istraživao je strukturu kristala, koristeći za to rendgensko zračenje. U nekom je trenutku dobila tanki snop zraka koji joj je pomogao da napravi prvu jasnu i detaljnu fotografiju molekula DNK. Njen vođa Maurice Wilkins pokazao je jedinstvenu fotografiju svom prijatelju Jamesu Deweyju Watsonu. Vidjevši molekularnu strukturu DNA, Watson je pronašao uvid. Rezultat rasprave njegovih pretpostavki i pretpostavki s kolegama bio je niz članaka u časopisu Nature koji su 1953. godine objasnili svijetu princip samoobnavljanja, i kao rezultat, reprodukciju života na Zemlji.
Za ovo otkriće 1962. godine naučnici su dobili Plemenitu nagradu. Međutim, poznata je tužna činjenica da Rosalind Franklin, koja je snimila istu fotografiju, nije živjela tako častan i svečan dan, nego je 1958. umrla od raka.

Vrijednost

DNA je odgovorna za nasljeđivanje likova i njihovu varijabilnost. To je dekodiranje DNK koja vam omogućava proučavanje razvojnog programa i tijeka života bilo kojeg živog organizma. I samo intervencija ljekara i okoline u mogućnosti je napraviti manje promjene u razvoju urođenih procesa i težini genetskih znakova. Dekodiranje genoma je od velike praktične važnosti, jer poznavajući programski kod, doktor može lako utvrditi sklonost pacijenta za određenu bolest, predviđa toleranciju određenih lijekovi, i također sugerišu prirodu toka bolesti.

Za dekodiranje DNK važne su ne samo informacije o strukturi peptida i njihovoj funkcionalnoj svrsi, već i redoslijed kojim aminokiseline slijede jedna drugu. Sastav DNK određen je sa četiri vrste nukleotida:
- adenil (A)
- citidil (C)
- gvanil (G)
- timidil (T)

Formula DNK je slovo slova s \u200b\u200bprvim velikim slovima imena peptida, na primjer ATTCG, itd. Odnosno, ljudski genetski kod jedinstven je niz nekoliko nukleotida. A dekodiranje DNK je otkriće svih tajni nasljeđivanja.
Samo jedan jedinični molekul DNK sadrži suludu količinu informacija. Samo jezgro sadrži informacije uporedive sa milion stranica naučnog rukopisa ili čak enciklopedije.
Ljudski genom smo prvi put pročitali 2001. godine. Tada su naučnici pokazali tzv nacrt, odnosno probnu verziju dešifriranja. Kompletna slika ljudskog genoma predstavljena je 2007. godine. Impresivna količina potrošena je na studiju. Budžet studije bio je 1.000.000 USD.

Projekt Ljudski genom

Najčešće korištena metoda prepoznavanja DNK je sekvenciranje. Omogućuje vam određivanje slijeda spojeva aminokiselina u DNK. Načini sekvenciranja se poboljšavaju i poboljšavaju godišnje. Međutim, čak su i ta otkrića 80-ih godina omogućila proučavanje pojedinih dijelova gena.

1990. Sjedinjene Države pokrenule su projekat koji se zove Ljudski genom. Na posao je dodijeljeno 15 godina. Za to vrijeme naučnici su morali proučavati kompletni ljudski genom. Projekt se dotakao moralnih, socijalnih i etičkih aspekata ljudskog života. Odnosno, naučnici bi na kraju rada trebali imati odgovore na sva pitanja koja se tiču \u200b\u200bodnosa, zdravlja i socijalnih razlika ljudi.
Do 2003. godine, ljudski genom je dešifriran za 99,99%. Nejasnoće i takozvane "rupe" ostaju do dan danas. Međutim, naučnici ih prepoznaju kao beznačajne i ne nose značajne informacije.

Perspektive.

DNK dekodiranje danas je važno otkriće, ali cjelovito razumijevanje značenja još nije došlo. Vjerojatno će ovakva istraživanja biti od velike koristi za proučavanje evolucije čovječanstva i dijagnosticiranje različitih bolesti u ranoj fazi.

Tako je, na primjer, već sigurno poznato da su naši preci - neandertalci posjedovali sposobnost razgovora. Osim toga, odrastajući su prestali apsorbirati laktozu. Prednost njihovog razvoja je bila što nisu imali šizofreniju i Downov sindrom.

Što se tiče današnjeg, proučavanja ljudskog genoma izbjegavaju brojne neprijatne posljedice. Molekuli deoksiribonukleinske kiseline kod svih ljudi gotovo su identični, međutim, prisutnost razlika među nama je objašnjena beznačajnim nijansama. Dakle, zamjena jedne baze drugom s drugom u molekuli DNA dovodi do pojave točkastih mutacija i, kao posljedica, pojave bolesti u ranoj ili odrasloj dobi. U nekim se slučajevima nukleotidna zamjena ne očituje u manifestaciji bolesti, već samo u pojavi predispozicije za nju. Ali razni vanjski faktori mogu provocirati njegov razvoj:
- konzumiranje alkohola
Ovisnost o nikotinu
- nepovoljno okruženje
Veliki stres
- nepravilna prehrana itd.

Savremeni ljekari već znaju za oko pet hiljada nasljednih bolesti. Gotovo polovina njih je teška, što dovodi do invaliditeta. Dekodiranje DNK pružit će priliku upozoriti pacijente na sklonost određenoj bolesti. To će, sa svoje strane, omogućiti preduzimanje preventivnih mjera za uklanjanje razvoja bolesti ili olakšavanje njezinog tijeka. Poznato je da ljudski genotip ostaje nepromijenjen tokom života. Zbog toga je dovoljno uzeti DNK testove samo jednom.
Ako se otkriju mutacije, pacijent će biti upućen genetičaru na daljnje savjetovanje i liječenje. Ipak, ne opustite se i oni ljudi čija se analiza pokazala "čistom". Zapravo, kao što je rečeno ranije, ekstremna i stalna opterećenja na zdravom tijelu mogu izazvati neispravnost u radu čak i „najboljih gena“.

Suvremene tehnologije za prepoznavanje genotipa omogućuju prepoznavanje predispozicije neke osobe prema svemu, pa i prema klasama tjelesna aktivnostefikasnost izgradnje mišića i brzina pražnjenja višak kilograma. A to će zauzvrat omogućiti ljekarima da pacijentima preporuče izbor idealnog sporta u kojem će uspjeh biti zagarantovan. I sa neuhranjenošću (ne dovoljno brzo) mišićna masa) Ponudit će se pojedinačni način kompleksa sportske prehrane i treninga.

Pored toga, razvoj proučavanja sekvenci deoksiribonukleinske kiseline i peptidnih spojeva omogućit će podizanje mikrobiologije na novi nivo. Proučavanje gljivica i bakterija, kao i virusa koji uzrokuju razne zarazne bolesti, može se koristiti u svim sektorima ljudskog života:
- biofarmaceutika
- kozmetička proizvodnja
- proizvodnja prehrambeni proizvodi
- monitoring okoliša i još puno, puno više.

Deoksiribonukleinska kiselina ili DNK je građevni blok života, biološki memorijski kod koji osigurava prijenos genetskih podataka s generacije na generaciju tokom evolucije živih bića. DNK je napravljen u obliku dvostruke spirale, a također sadrži informacije o strukturi različitih vrsta RNA i proteina. Hemijski je DNK dugi polimerni molekul sastavljen od ponavljajućih blokova nukleotida. Međutim, s biološkog stajališta, DNK je ključ za razumijevanje života na najtananijem nivou, pristup eksperimentima na genomu, koji omogućava dekodiranje DNK koda i budućnost čovječanstva kao klase stvorenja neovisnih o prirodnoj evoluciji. Za dešifriranje strukture DNA 1953. godine, tri su naučnika dobila Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu 1962. godine.

Sav biološki život na planeti Zemlji zasnovan je na četiri nuklearne (dušične) baze DNK: A, T, C i G (adenin, citozin, timin i gvanin). Ali šta se događa ako osoba uspije stvoriti nove umjetne nuklearne baze i zašiti ih u tijelo? Istraživači sa Instituta za istraživanje Scrippsa uspjeli su upravo to učiniti. Naučnici su stvorili dve potpuno nove nuklearne baze i stvorili prvu semisintetsku bakteriju u istoriji ove „neprirodne“ DNK.

Ako razmislite, čovječanstvo je dugo i dugo proučavalo strukturu i strukturu molekule DNK, a čini se da se novo može naći u spiralnom molekulu koji se sastoji od nekoliko aminokiselina? Ispada mnogo toga: na primer, grupa naučnika sa Univerziteta u Pensilvaniji uspela je da stvori mikroskopske „mišiće“ koristeći DNK molekule, pokreću mehanička svojstva molekula DNK. Takvi "mišići" mogu se koristiti u izgradnji nanomašina.

DNK (deoksiribonukleinska kiselina) - vrsta crteža života, složen kod koji sadrži podatke o naslednim informacijama. Ova složena makromolekula sposobna je čuvati i prenositi s generacije na generaciju.

DNK određuje takva svojstva bilo kojeg živog organizma kao naslednost i varijabilnost. Podaci kodirani u njemu postavljaju čitav razvojni program bilo kojeg živog organizma. Genetski determinirani faktori određuju čitav tok ljudskog života. Intervencija ljekara ili prirodni utjecaj okoliša mogu samo neznatno utjecati na ukupnu ozbiljnost pojedinih genetskih osobina ili utjecati na razvoj programiranih procesa.

DNK, čije dešifriranje koda nije samo znanstveno, nego i praktično, omogućava ljekarima da spriječe bolesti za koje je osoba predisponirana od rođenja. Znajući za strukturne karakteristike pacijentovog genoma, doktor je u mogućnosti predvidjeti reakciju tijela na vanjsko okruženje, predvidjeti ishod bolesti i efikasnost upotrebe određenih lijekova itd.

Molekuli povezani određenim redoslijedom kontroliraju sve procese sinteze proteina i enzima koji kontroliraju razmjenu energije i tvari u ljudskom tijelu. Struktura proteina i njihove funkcije određuju se od kojih aminokiselina se sastoje. Važnu ulogu igra raspored ovih aminokiselina u molekuli proteina.

Ako razmotrimo duboke slojeve DNK, njegov sastav je određen 4 vrste nukleotida: timidil (T), adenil (A), gvanil (G) i citidil (C). Sama makromolekula sa ljuskom kromosoma dostiže dužinu od 1 metra. Debljina mu je u ovom slučaju jednaka samo jednom nanometru (jedna milijarda metra).

DNK formula izgleda kao unos slova nukleotidne sekvence u lanac. Na primjer, može izgledati ovako: AGTCATGCCAG.

DNK je decenijama predmet istraživanja naučnika. Činjenica da su geni odvojeni odseci molekula deoksiribonukleinske kiseline utvrđena je već sredinom 20. veka. Tada su naučnici bili uvereni da su ovi odseci molekula odgovorni za strukturu proteina.

Na osnovu toga otkrivena je međuovisnost između hemijske strukture mesta molekula DNK i samih proteinskih molekula. Suština ove zavisnosti je da poredak DNK u proteinima odgovara redosledu strukturalnih jedinica DNK (nukleotidi) u genu.

Napravljeno otkriće bilo je revolucionarno u smislu razumevanja osnovne suštine DNK. Dešifriranje genetskog koda omogućilo je naučnicima da se približe osnovnim tajnama ljudske genetske informacije.

Osoba je zabilježena kao specifičan niz nukleotida na glavnom - DNK. Dešifriranje strukture ove makromolekule 1953. godine predstavljalo je veliku prekretnicu u historiji mikrobiologije. Za doprinos ovom otkriću, J. Watson, F. Crick i M. Wilkins dobili su Nobelovu nagradu.

Dešifriranje DNK traje vrlo dugo. To je zato što jedna molekula deoksiribonukleinske kiseline sadrži ogromnu količinu informacija šifriranih složenim kodom. Jezgro jedne ćelije sadrži onu koja bi mogla napuniti milion stranica naučne enciklopedije.

Bilo je moguće prvi put pročitati ljudski genom u takozvanoj verziji nacrta 2001. godine, mada su za završetak projekta bile potrebne još dvije godine. Na projekat je utrošeno 300 miliona dolara, u njemu je učestvovalo nekoliko naučnih organizacija.

Kompletan zapis o genomu napravljen je 2007. godine. Proračun projekta već je bio milion dolara.

Danas se na jednoj instalaciji izvodi postupak nazvan "dekodiranje DNK ljudskih hromozoma" i njegov trošak je pao na rekordnu vrednost u celoj prethodnoj istoriji. To je jednako 50 hiljada dolara.

Bukvalno prije pola vijeka, sama ideja istraživanja ljudskih gena izgledala je fantastično i neostvarivo. Naravno, i tada je znanost bila svjesna nasljednih informacija sadržanih u molekuli DNK, ali dešifrovanje ovih podataka smatralo se gotovo nemogućim. Ali vremena su se promijenila, zahvaljujući kojima je nekad visokotehnološka DNK analiza postala, u stvari, svakodnevna i svima dostupna.

Ali šta znamo o ovoj analizi? Zašto su potrebne genetske informacije i kako se one mogu koristiti u korist vlastitog zdravlja? O tome ćemo više reći u ovoj publikaciji.

DNK analiza - ono što trebate znati o tome

Odmah ćemo odlučiti o činjenici da je DNK analiza (proučavanje molekula deoksiribonukleinske kiseline) moderna metoda laboratorijske dijagnostike koja omogućava prepoznavanje nasljednih patologija ili utvrđivanje sklonosti takvim bolestima te stoga poduzimate potrebne preventivne mjere.

Da biste shvatili kako izgleda kôd DNK, najbolje je zamisliti složeni i nevjerovatno dugačak kôd slova. Ima samo četiri slova, u skladu s imenima četiri dušične baze od kojih se zapravo sastoji DNK: adenin (A), citozin (C), gvanin (G) i timin (T). U slijedu ovih slova skriveni su svi geni našeg tijela, zbog kojih dolazi do sinteze proteina.

Govoreći jednostavnim jezikom, DNK kaže koji su proteini, s kojim informacijama i u kojoj količini će se proizvesti u našem tijelu od trenutka začeća do smrti. Zahvaljujući tome možete odrediti izgled osobe, u rasponu od rasta i crta lica, pa sve do boje kože i kose. Zbog toga smo svi toliko slični svojim precima. Ovo je jedan od najupečatljivijih primjera prenošenja gena s roditelja na djecu. Štaviše, geni određuju neke osobine ljudskog karaktera, pa čak i predispoziciju za bolesti. Štaviše, laboratorijska analiza omogućava vam da dobijete informacije o reakciji našeg tijela na uzimanje određenih lijekova.

Malo istorije

Molekula DNK otkrivena je sredinom veka pre prošlog vremena, ali tada tom nalogu nije pridavana velika važnost. Samo stoljeće kasnije, američki naučnici F. Crick i D. Watson opisali su strukturu DNK u obliku dva spiralna lanca spletena zajedno. Upravo je ovaj oblik molekule omogućio pouzdano pohranjivanje informacija i kopiranje u druge ćelije.

Nakon što je utvrdio strukturu DNK, naučni svijet suočio se sa ozbiljnim pitanjem dešifriranja informacija sadržanih u njemu. Razvijene su stotine tehnika koje vam omogućuju da podijelite molekulu na "komade" i pročitate ih svaki pojedinačno, na taj način prikupite cijeli genetski kod.

U zoru tekućeg milenijuma naučnici su dovršili grandiozni projekat nazvan Ljudski genom. Njegova suština bila je u dešifriranju DNK u svim parovima ljudskih kromosoma. Kao rezultat toga, stručnjaci su otkrili lokaciju svih gena koji određuju vitalnu aktivnost ljudskog tijela, i na osnovu toga su napravili takozvanu „genetsku kartu kromosoma“.

Mogućnosti DNK analize

Primjena opisane studije tek se počinje širiti svijetom, ali danas je čovječanstvo shvatilo koje nevjerovatne mogućnosti DNK analiza daje čovjeku. Na primjer, u Sjedinjenim Državama i nekim drugim razvijenim zemljama postalo je normalno provjeriti osobu na prisustvo gena odgovornih za razvoj tumora karcinoma. Kod nas su takve analize još uvijek rijetke, a u Rusiji postoje velike institucije na temelju kojih stanovnici naše zemlje danas imaju jedinstvenu priliku za proučavanje svojih gena.

Do danas se ova metoda laboratorijskih istraživanja najčešće koristi za utvrđivanje očinstva. Ovom analizom možete dobiti odgovor o navodnom odnosu s točnošću blizu 100%. Štaviše, ovo se istraživanje može provesti prije rođenja djeteta (tokom trudnoće).

Istraživanje DNA se široko koristi u forenzičkoj medicini. Ponekad ova metoda postaje jedini način da se zločinac privede pravdi. Na primjer, metoda određivanja otisaka prstiju dekodiranjem gena prvi se put primijenila u praksi odmah nakon njegovog otkrića. Britanski genetičar Alex Jeffries regrutovan je za potragu za krvavim manijakom koji je na djevojke brutalno potukao. I tek nakon DNK otiska cijele muške polovine provincijskog grada, otkriven je manijak. Ova, sasvim realna priča, osnovala je televizijsku seriju „Kod ubice“, koja je objavljena 2015. godine.

Materijal za DNK analizu

S obzirom da su informacije šifrirane u genima skrivene u svakom organu našeg tijela, sasvim su pogodne za analizu različitog materijala. To može biti bilo koja biološka tekućina (počev od krvi, završavajući pljuvačkom i spermom), kao i kosa, nokti, pa čak i sumpor iz ušiju. Ftalni materijal koji ljekari uzimaju kada imaju pobačaj ili pobačaj može se također koristiti za istraživanje. Štoviše, izbor u korist određenog materijala ne utječe na rezultate analize. DNK je jednaka u bilo kojoj ćeliji (s izuzetkom jajeta i sperme), što znači da uz pravi pristup istraživanju bilo kojeg materijala, možete dobiti isti tačan odgovor.

Za analizu je potrebna upotreba najsuvremenije opreme i zato male laboratorije i medicinski centri u malim gradovima rijetko pružaju takve usluge. Prednost biogenetskog materijala, (mrlja, nokatna ploča, žvakaće gume sa ostacima pljuvačke), po potrebi šalju u laboratoriju drugog grada poštom.

Metode dekodiranja DNK

Dešifrovanje DNK prilično je komplikovan i dugotrajan postupak. Da biste dešifrirali molekulu, trebalo bi je kopirati više puta, nakon čega je treba podijeliti u dijelove, a svaki od njih treba zauzvrat dešifrirati. Radi praktičnosti, baze označene slovima, koja čine genetski kod, obojane su posebnim bojama tako da ih je lasersko skeniranje lako prepoznati i čitati.

Još jedna moderna metoda istraživanja vrlo je slična tomografiji. Pomoću nje molekul DNK prolazi se kroz poseban mikroskopski uređaj. Tokom prolaska, oscilacije se čitaju u minutu vremena, koje se odmah iznose na računar. Promjenom takvih fluktuacija moguće je dešifrirati potrebni kod.

DNK sadrži složen kod koji sadrži podatke o svim nasljednim osobinama. Molekul DNK ne može samo pohranjivati \u200b\u200binformacije, prenoseći ih iz generacije u generaciju, već i osigurati nepromjenjivost koda (ako ne uzmete u obzir mutaciju).

DNK bilo kojeg organizma određuje njegovu nasljednost i varijabilnost, dok informacije kodirane u molekuli DNK određuju čitav naredni razvojni program organizma. Čimbenici utvrđeni na genetskoj razini mogu utjecati na tok ljudskog života u mnogo većoj mjeri nego što to zamislimo.

Dešifrovanje DNK  - To nije samo pitanje principijelnih naučnika, nego i rješenje mnogih problema ljudskog tijela. To pomaže u sprečavanju urođenih bolesti ili bolesti za koje je osoba u početku predisponirana. Ako su takve informacije dostupne, moguće je dijagnosticirati i propisati liječenje mnogo brže, kao i predvidjeti ishod bolesti s velikom točnošću.

Na najdubljoj razini sastav DNA određuje se četiri vrste nukleotida: timidil (T), adenil (A), guanil (G) i citidil (C). DNK formula je napisana slovima, koja označavaju niz nukleotida u lancu.

DNK se proučava već nekoliko decenija. Još sredinom dvadesetog stoljeća naučnici su otkrili da su pojedinačni odsjeci molekula deoksiribonukleinske kiseline geni tijela. Također u to vrijeme postalo je poznato da postoji veza između kemijske strukture odsjeka molekula DNA i samih proteinskih molekula, prema kojoj redoslijed DNK u proteinima odgovara redoslijedu strukturalnih jedinica DNA (nukleotida) u genu.

Takvo revolucionarno otkriće omogućilo je naučnicima da detaljnije istraže misterije nasljednosti. Unatoč činjenici da je danas moguće dekodiranje DNK, potrebno je puno vremena zbog činjenice da se u jednoj molekuli skriva ogromna količina kodiranih informacija.

Kao rezultat toga, postalo je moguće potpuno snimanje genoma do 2007. godine, međutim zbog činjenice da tehnologija ne miruje sada je trebalo oko milijun dolara. Danas su takvi postupci dovršeni prilično brzo, ne zahtijeva sudjelovanje čitavog osoblja istraživača, a troškovi DNK dekodiranja ljudskih kromosoma koštaju 50 tisuća dolara.

VIŠE DETALJA KAKO ODREZITI DNK NA VIDEO