Cum este tradus dna. ADN: transcriere, istorie, compoziție, semnificație

26.02.2015 13.10.2015

Povestea

Studiul acizilor nucleici și, în consecință, mecanismul de transmitere a informațiilor ereditare, a început în secolul al XIX-lea. Primele realizări în acest domeniu, pe care istoricii le echivalează în importanță cu descoperirea radioactivității și a structurii nucleului atomic, aparțin savantului elvețian Friedrich Mischer. Cu toate acestea, acidul dezoxiribonucleic descoperit de Misher în 1868 a fost foarte sceptic pentru mult timp. Molecula era considerată monotonă și simplă, deci nu putea transporta informațiile ereditare. Maximul la care au fost de acord oamenii de știință din acel moment este faptul că ADN-ul poate fi un depozit de fosfor în corpul uman.

O revoluție în această chestiune a fost realizarea experimentelor la mijlocul secolului XX de către O. Avery și F. Griffith. Griffith

a studiat modificările care apar la șoarecii experimentali după ce i-a administrat o doză de bacterii netede și vii brute. După câteva zile, unele animale au murit. O selecție de teste a arătat că în sângele șoarecilor morți s-au găsit bacterii vii vii. Adică, a existat un anumit proces datorită căruia o bacterie brută vie a fost transformată într-una netedă. Timp de mai bine de un deceniu, Avery a încercat să studieze principiul mecanismului care provoacă astfel de modificări cardinale. Cercetările sale au depășit toate așteptările. Pentru transformarea genelor în bacterii și așa cum s-a dovedit mai târziu în toate organismele vii, molecula de ADN a fost responsabilă.

Cu toate acestea, după această descoperire, cercetătorii au o nouă serie de întrebări. Cum ADN-ul poartă informații ereditare? Și unde este conținut - în coajă de proteine?

A început o nouă rundă de cercetări sau așa-numita decriptare a ADN-ului. Trei grupuri de oameni de știință s-au alăturat simultan cursei, reprezentanți ai Institutului de Tehnologie din California, Universității Cambridge și King’s College. Totuși, așa cum se întâmplă adesea, unul dintre oamenii de știință a descoperit întâmplător. R. Franklin, a investigat structura cristalelor, folosind radiații cu raze X pentru aceasta. La un moment dat, a primit un fascicul subțire de raze care a ajutat-o \u200b\u200bsă facă prima fotografie clară și detaliată a unei molecule de ADN. Liderul său, Maurice Wilkins, i-a arătat o fotografie unică prietenului său James Dewey Watson. Văzând structura moleculară a ADN-ului, Watson a descoperit o perspectivă. Rezultatul unei discuții despre presupunerile și conjecturile sale cu colegii a fost o serie de articole din revista Nature, care în 1953 a explicat lumii despre principiul autoreplicării și, ca urmare, despre reproducerea vieții pe Pământ.
Pentru această descoperire din 1962, oamenii de știință au primit premiul Noble. Cu toate acestea, tristul fapt este cunoscut că Rosalind Franklin, care a făcut aceeași fotografie, nu a trăit la o zi atât de onorantă și solemnă, ci a murit în 1958 din cauza cancerului.

valoare

ADN-ul este responsabil pentru moștenirea caracterelor și pentru variabilitatea acestora. Decodarea ADN-ului vă permite să studiați programul de dezvoltare și cursul vieții oricărui organism viu. Și numai intervenția medicilor și a mediului este în măsură să facă mici modificări în dezvoltarea proceselor inerente și a gravității semnelor genetice. Decodarea genomului are o importanță practică mare, deoarece cunoscând codul programului, medicul poate determina cu ușurință predispoziția pacientului la o anumită boală, prezice toleranța anumitor medicamenteși sugerează, de asemenea, natura cursului bolii.

Pentru decodarea ADN-ului, este importantă nu numai informațiile despre structura peptidelor și scopul lor funcțional, dar și ordinea în care aminoacizii se succed. Compoziția ADN-ului este determinată de patru tipuri de nucleotide:
- adenil (A)
- citidil (C)
- guanyl (G)
- timidil (T)

Formula ADN este o linie de litere cu primele litere majuscule ale peptidelor, de exemplu ATTCG etc. Adică, codul genetic uman este o secvență unică a mai multor nucleotide. Iar decodificarea ADN-ului este descoperirea tuturor secretelor moștenirii.
Doar o singură moleculă de ADN conține o cantitate insă de informații. Numai nucleul conține informații comparabile cu un milion de pagini dintr-un manuscris științific sau chiar o enciclopedie.
Am citit genomul uman pentru prima dată în 2001. Apoi, oamenii de știință au arătat așa-numitul proiect sau versiunea de încercare a decriptare. Imaginea completă a genomului uman a fost prezentată în 2007. O sumă impresionantă a fost cheltuită pentru studiu. Bugetul studiului a fost de 1.000.000 USD.

Proiectul genomului uman

Cea mai utilizată metodă pentru recunoașterea ADN-ului este secvențierea. Vă permite să determinați secvența compușilor aminoacizilor în ADN. Metodele de secvențare sunt îmbunătățite și îmbunătățite anual. Cu toate acestea, chiar și acele descoperiri care au fost făcute în anii 80 au făcut posibilă studierea părților individuale ale genelor.

În 1990, Statele Unite au lansat un proiect numit Genomul uman. O perioadă de 15 ani a fost alocată activității. În acest timp, oamenii de știință au trebuit să studieze genomul uman complet. Proiectul a atins aspectele morale, sociale și etice ale vieții umane. Adică, la finalul lucrării, oamenii de știință ar trebui să aibă răspunsuri la toate întrebările referitoare la relația, sănătatea și diferențele sociale ale oamenilor.
Până în 2003, genomul uman a fost decriptat cu 99,99%. Ambiguitățile și așa-numitele „găuri” rămân până în zilele noastre. Cu toate acestea, oamenii de știință le recunosc ca fiind nesemnificative și nu poartă informații semnificative.

Perspectivele.

Decodarea ADN azi este o descoperire importantă, dar nu s-a produs încă o înțelegere completă a semnificației. Probabil, studiile de acest fel vor fi foarte utile pentru studierea evoluției omenirii și diagnosticarea diferitelor boli într-un stadiu incipient.

Deci, de exemplu, se știe deja sigur că strămoșii noștri - neanderthalienii aveau capacitatea de a vorbi. În plus, crescând, au încetat să absoarbă lactoza. Avantajul dezvoltării lor a fost că nu au prezentat schizofrenie și sindrom Down.

În ceea ce privește astăzi, studiul genomului uman evită o serie de consecințe neplăcute. Moleculele de acid dezoxiribonucleic la toate persoanele sunt aproape identice, cu toate acestea, prezența diferențelor dintre noi este explicată prin nuanțe nesemnificative. Deci, înlocuirea unei baze cu alta în molecula de ADN duce la apariția mutațiilor punctuale și, în consecință, la apariția bolilor la vârsta timpurie sau adultă. În unele cazuri, înlocuirea nucleotidelor nu se manifestă în manifestarea bolii, ci doar în apariția unei predispoziții la ea. Dar diverși factori externi pot provoca dezvoltarea sa:
- consum de alcool
Dependența de nicotină
- mediu advers
Stres ridicat
- alimentație necorespunzătoare etc.

Medicii moderni știu deja despre cinci mii de boli ereditare. Aproape jumătate dintre ei sunt severe, ceea ce duce la handicap. Decodarea ADN-ului va oferi posibilitatea de a avertiza pacienții cu privire la tendința către o anumită boală. Aceasta, la rândul său, va permite să ia măsuri preventive pentru a elimina dezvoltarea bolii sau pentru a facilita evoluția acesteia. Se știe că genotipul uman rămâne neschimbat de-a lungul vieții. Prin urmare, este suficient să faceți teste ADN o singură dată.
În cazul în care sunt detectate mutații, pacientul va fi trimis la un medic genetician pentru consiliere și tratament ulterior. Cu toate acestea, nu vă relaxați și persoanele a căror analiză s-a dovedit a fi „curată”. Într-adevăr, așa cum s-a spus mai devreme, încărcările extreme și constante pe un corp sănătos pot provoca o defecțiune în activitatea chiar și a „celor mai bune gene”.

Tehnologiile moderne de recunoaștere a genotipurilor permit identificarea predispoziției unei persoane la orice, chiar și la clase activitate fizicărandamentul muscular și rata de descărcare excesul de greutate. Iar acest lucru, la rândul său, va permite medicilor să recomande pacienților alegerea sportului ideal în care succesul va fi garantat. Și cu malnutriție (nu destul de repede masa musculară) Va fi oferit un mod individual de complexe de nutriție și antrenament sportiv.

În plus, dezvoltarea studiului secvențelor acidului dezoxiribonucleic și a compusului peptidic va permite ridicarea microbiologiei la un nou nivel. Studiul fungilor și bacteriilor, precum și virusurile care provoacă diverse boli infecțioase pot fi utilizate în toate sectoarele vieții umane:
- produse biofarmaceutice
- producția de produse cosmetice
- producție produse alimentare
- monitorizarea mediului și multe altele.

Acidul dezoxiribonucleic, sau ADN, este blocul de viață, un cod de memorie biologică care asigură transmiterea datelor genetice de la generație la generație pe toată durata evoluției ființelor vii. ADN-ul este format sub formă de dublă helix și conține, de asemenea, informații despre structura diferitelor tipuri de ARN și proteine. Chimic, ADN-ul este o moleculă lungă de polimer formată din blocuri repetate de nucleotide. Cu toate acestea, din punct de vedere biologic, ADN-ul este cheia pentru înțelegerea vieții la cel mai subtil nivel, accesul la experimente pe genom, care permite decodarea codului ADN și a viitorului umanității ca o clasă de creaturi independent de evoluția naturală. Pentru descifrarea structurii ADN-ului în 1953, trei oameni de știință au primit Premiul Nobel din 1962 în Fiziologie sau Medicină.

Toată viața biologică de pe planeta Pământ se bazează pe patru baze ADN nucleice (azotate): A, T, C și G (adenină, citozină, timină și guanină). Dar ce se întâmplă dacă o persoană reușește să creeze noi baze nucleice artificiale și să le coase în corp? Cercetătorii de la Scripps Research Institute au reușit să facă exact asta. Oamenii de știință au creat două baze nucleice complet noi și au creat prima bacterie semisintetică din istoria acestui ADN „nefiresc”.

Dacă vă gândiți la asta, omenirea a studiat îndelung și structura unei molecule de ADN și s-ar părea că o nouă poate fi găsită într-o moleculă spirală formată din mai mulți aminoacizi? Se dovedește o mulțime de lucruri: de exemplu, un grup de oameni de știință de la Universitatea din Pennsylvania a reușit să creeze „mușchi” microscopici folosind molecule de ADN, conduse de proprietățile mecanice ale moleculelor de ADN. Astfel de „mușchi” pot fi folosiți în construcția nanomacinelor.

ADN (acid dezoxiribonucleic) - un fel de desen al vieții, un cod complex care conține date despre informații ereditare. Această macromoleculă complexă este capabilă să stocheze și să transmită din generație în generație.

ADN-ul determină astfel de proprietăți ale oricărui organism viu ca ereditatea și variabilitatea. Informațiile codate în el stabilesc întregul program de dezvoltare al oricărui organism viu. Factorii determinați genetic determină întregul curs al vieții umane. Intervenția medicilor sau impactul natural asupra mediului pot afecta ușor gravitatea generală a trăsăturilor genetice individuale sau afectează dezvoltarea proceselor programate.

ADN-ul, a cărui codare nu este doar științifică, ci și practic, permite medicilor să prevină bolile la care o persoană este predispusă de la naștere. Cunoscând caracteristicile structurale ale genomului pacientului, medicul este capabil să prezică răspunsul organismului la mediul extern, să prezică rezultatul bolii și eficiența utilizării de medicamente specifice etc.

Moleculele conectate într-o anumită ordine controlează toate procesele de sinteză a proteinelor și enzimelor care controlează schimbul de energie și substanțe din corpul uman. Structura proteinelor și funcțiile acestora sunt determinate de aminoacizii din care fac parte. Un rol important îl are aranjarea acestor aminoacizi în molecula proteică.

Dacă luăm în considerare straturile profunde ale ADN-ului, compoziția acestuia este determinată de 4 tipuri de nucleotide: timidil (T), adenil (A), guanil (G) și citidil (C). Macromolecula însăși cu cochilie de cromozomi atinge o lungime de 1 metru. Grosimea sa în acest caz este egală cu doar un nanometru (o miliardime de metru).

Formula ADN arată ca o intrare de scrisori a unei secvențe de nucleotide într-un lanț. De exemplu, poate arăta astfel: AGTCATGCCAG.

ADN-ul a făcut obiectul cercetărilor oamenilor de știință de zeci de ani. Faptul că genele sunt secțiuni separate ale moleculelor de acid dezoxiribonucleic a fost stabilit deja la mijlocul secolului XX. Apoi oamenii de știință au fost convinși că aceste secțiuni ale moleculelor sunt responsabile pentru structura proteinelor.

Pe baza acestui lucru, a fost relevată interdependența dintre structura chimică a situsurilor moleculelor de ADN și moleculele proteice. Esența acestei dependențe este că ordinea ADN-ului în proteine \u200b\u200bcorespunde ordinului unităților structurale de ADN (nucleotide) din genă.

Descoperirea făcută a fost revoluționară în ceea ce privește înțelegerea esenței de bază a ADN-ului. Descifrarea codului genetic a permis oamenilor de știință să se apropie de secretele de bază ale informațiilor genetice umane.

O persoană este înregistrată ca o secvență specifică de nucleotide pe principal - ADN. Descifrarea structurii acestei macromolecule în 1953 a fost o etapă importantă în istoria microbiologiei. Pentru contribuția la această descoperire, J. Watson, F. Crick și M. Wilkins au primit premiul Nobel.

Decriptarea ADN-ului durează foarte mult timp. Acest lucru se datorează faptului că o moleculă de acid dezoxiribonucleic conține o cantitate imensă de informații criptate cu un cod complex. Miezul unei celule conține una care ar putea umple un milion de pagini dintr-o enciclopedie științifică.

A fost posibil să citiți genomul uman pentru prima dată în așa-numita versiune a proiectului în 2001, deși au fost necesari încă doi ani suplimentari pentru a finaliza proiectul. Pentru proiect au fost cheltuiți 300 de milioane de dolari, la el au participat mai multe organizații științifice.

În 2007 a fost înregistrat un genom complet. Bugetul proiectului era deja de 1 milion de dolari.

Astăzi, o procedură numită „decodarea ADN a cromozomilor umani” este efectuată pe o singură instalație, iar costul acesteia a scăzut la o valoare record în toată istoria anterioară. Este egal cu 50 de mii de dolari.

Literal acum o jumătate de secol, însăși ideea cercetării genelor umane părea fantastică și de neatins. Desigur, chiar și atunci știința era conștientă de informațiile ereditare conținute în molecula ADN, dar descifrarea acestor date era considerată aproape imposibilă. Dar vremurile s-au schimbat, datorită cărora analiza ADN-ului de înaltă tehnologie a devenit, de fapt, cotidiană și accesibilă tuturor.

Dar ce știm despre această analiză? De ce este nevoie de informații genetice și cum pot fi utilizate în beneficiul propriei sănătăți? Vă vom spune mai multe despre acest lucru în această publicație.

Analiza ADN - ce trebuie să știți despre asta

Vom clarifica imediat spunând că analiza ADN-ului (studiul unei molecule de acid dezoxiribonucleic) este o metodă modernă de diagnostic de laborator care vă permite să identificați patologii ereditare sau să determinați o predispoziție către astfel de boli și, prin urmare, să luați măsurile preventive necesare.

Pentru a înțelege cum arată un cod ADN, cel mai bine este să vă imaginați un cod cu litere complex și incredibil de lung. Există doar patru litere în ea, în conformitate cu numele celor patru baze azotate din care ADN-ul constă de fapt: adenină (A), citozină (C), guanină (G) și timină (T). În secvența acestor scrisori sunt ascunse toate genele corpului nostru, datorită cărora are loc sinteza proteinelor.

Vorbind într-un limbaj simplu, ADN spune ce proteine, cu ce informații și în ce cantitate va fi produs în corpul nostru din momentul concepției până la moarte. Datorită acestui fapt, puteți determina aspectul unei persoane, variind de la creștere și trăsături faciale și terminând cu culoarea pielii și a părului. De aceea, toți suntem atât de similari cu strămoșii noștri. Acesta este unul dintre cele mai frapant exemple ale transferului de gene de la părinți la copii. Mai mult, genele determină unele caracteristici ale caracterului unei persoane, ba chiar o predispoziție la boli. Mai mult, analiza de laborator vă permite să obțineți informații despre reacția organismului nostru la luarea anumitor medicamente.

Un pic de istorie

Molecula de ADN a fost descoperită la mijlocul secolului înainte de ultima dată, dar atunci descoperirii nu i s-a dat prea multă importanță. Doar un secol mai târziu, oamenii de știință americani F. Crick și D. Watson au descris structura ADN-ului sub forma a două lanțuri spiralate răsucite între ele. Această formă de moleculă a făcut posibilă stocarea informațiilor și copierea fiabilă a altor celule.

După ce a constatat structura ADN-ului, lumea științifică s-a confruntat cu o întrebare serioasă cu privire la descifrarea informațiilor conținute de acesta. Sute de tehnici au fost dezvoltate care vă permit să împărțiți molecula în „bucăți” și să le citiți pe fiecare în parte, colectând astfel întregul cod genetic.

În zorii actualului mileniu, oamenii de știință au finalizat un proiect grandios numit Genomul uman. Esența sa a fost să decripteze ADN-ul în toate perechile de cromozomi umani. Drept urmare, experții au descoperit locația tuturor genelor care determină activitatea vitală a corpului uman, iar pe această bază au format așa-numita „hartă genetică a cromozomilor”.

Capabilități de analiză ADN

Aplicarea studiului descris începe să se răspândească în întreaga lume, dar astăzi omenirea a realizat ce posibilități incredibile oferă analiza ADN-ului unei persoane. De exemplu, în Statele Unite și în alte țări dezvoltate, a devenit normal să verifice prezența unor gene responsabile pentru dezvoltarea tumorilor canceroase. În țara noastră, astfel de analize sunt încă rare, iar în Rusia există instituții mari pe baza cărora locuitorii țării noastre au astăzi o oportunitate unică de a-și studia genele.

Până în prezent, această metodă de cercetare de laborator este folosită cel mai adesea pentru a determina paternitatea. Această analiză vă permite să obțineți un răspuns despre presupusa relație cu o precizie apropiată de 100%. Mai mult, acest studiu poate fi realizat înainte de nașterea copilului (în timpul sarcinii).

Cercetările ADN sunt utilizate pe scară largă în criminalistică. Uneori această metodă devine singurul mod de a aduce criminalul în justiție. De exemplu, metoda de determinare a amprentelor prin decodarea genelor a fost aplicată pentru prima dată în practică imediat după descoperirea sa. Un genetician britanic, Alex Jeffries, a fost recrutat pentru a căuta un maniac sângeros care s-a prăbușit brutal pe fete. Și numai după amprentarea ADN a întregii jumătăți masculine din orașul provinciei, a fost detectat un maniac. Această poveste, destul de reală, a stat la baza serialului de televiziune „Codul criminalului”, lansat în 2015.

Material de analiză ADN

Dat fiind faptul că informațiile criptate în gene sunt ascunse în fiecare organ al corpului nostru, acestea sunt complet potrivite pentru analiză material diferit. Poate fi orice lichid biologic (care începe din sânge și se termină cu salivă și spermă), precum și păr, unghii și chiar sulf din urechi. Materialul fetal pe care îl iau medicii atunci când au un avort sau avort poate fi, de asemenea, utilizat pentru cercetare. Mai mult, alegerea în favoarea unui anumit material nu afectează rezultatele analizei. ADN-ul este același în orice celulă (cu excepția ovulului și a spermei), ceea ce înseamnă că, cu abordarea corectă a cercetării din orice material, puteți obține același răspuns exact.

Analiza necesită utilizarea celor mai moderne echipamente și, prin urmare, laboratoarele mici și centrele medicale din orașele mici oferă foarte rar astfel de servicii. Beneficiul materialului biogenetic, (frotiu, placă de unghii, gumă de mestecat cu resturi de salivă), dacă este necesar, trimisă prin poștă la laboratorul unui alt oraș.

Metode de decodare ADN

Decriptarea ADN-ului este o procedură destul de complicată și care necesită mult timp. Pentru a descifra o moleculă, aceasta trebuie copiată de mai multe ori, după care ar trebui împărțită în părți și fiecare dintre ele ar trebui să fie decriptată pe rând. Pentru comoditate, bazele marcate cu literele, care alcătuiesc codul genetic, sunt vopsite cu coloranți speciali, astfel încât este convenabil să se recunoască și să se citească după scanarea cu laser.

O altă metodă de cercetare modernă este foarte similară cu tomografia. Odată cu aceasta, molecula de ADN este trecută printr-un dispozitiv microscopic special. În timpul pasajului, se citesc oscilațiile pe minut, care sunt imediat transmise către computer. Modificând astfel de fluctuații, este posibil să decriptați codul necesar.

ADN-ul conține un cod complex care transportă informații despre toate trăsăturile ereditare. O moleculă de ADN nu numai că poate stoca informația, trecând-o de la o generație la alta, dar poate asigura și imuabilitatea codului (dacă nu luați în considerare mutația).

ADN-ul oricărui organism determină ereditatea și variabilitatea acestuia, în timp ce informațiile codificate în molecula ADN determină întregul program de dezvoltare ulterioară a organismului. Factorii stabiliți la nivel genetic sunt capabili să influențeze cursul vieții umane într-o măsură mult mai mare decât ne imaginăm.

Decriptarea ADN-ului  - Aceasta nu este doar o chestiune de principiu pentru oamenii de știință, ci și o soluție pentru multe probleme ale corpului uman. Acest lucru ajută la prevenirea bolilor sau bolilor congenitale la care o persoană este predispusă inițial. Dacă aceste informații sunt disponibile, este posibil să diagnosticheze și să prescrieți tratamentul mult mai rapid, precum și să prezice rezultatul bolii cu o acuratețe deosebită.

La nivelul cel mai profund, compoziția ADN-ului este determinată de patru tipuri de nucleotide: timidil (T), adenil (A), guanil (G) și citidil (C). Formula ADN este scrisă cu litere, care indică succesiunea nucleotidelor din lanț.

ADN-ul a fost studiat de câteva decenii. Înapoi la mijlocul secolului XX, oamenii de știință au descoperit că secțiuni individuale ale moleculelor de acid dezoxiribonucleic sunt genele organismului. De asemenea, în acest moment a devenit cunoscut faptul că există o relație între structura chimică a secțiunilor moleculelor de ADN și moleculele proteice în sine, conform cărora ordinea ADN-ului în proteine \u200b\u200bcorespunde ordinului unităților structurale ale ADN-ului (nucleotidelor) din genă.

O astfel de descoperire revoluționară le-a permis oamenilor de știință să exploreze mai detaliat misterele eredității. În ciuda faptului că ADN-ul poate fi decodificat astăzi, este nevoie de mult timp datorită faptului că o cantitate uriașă de informații codate este ascunsă într-o singură moleculă.

Ca urmare, a devenit posibilă înregistrarea completă a genomului până în 2007, însă, din cauza faptului că tehnologia nu rămâne nemișcată, acum a fost nevoie de aproximativ un milion de dolari. Astăzi, astfel de proceduri sunt finalizate destul de rapid, nu necesită implicarea unui întreg personal de cercetători, iar costul decodării ADN a cromozomilor umani costă 50 de mii de dolari.

MAI MULTE DETALII CUM DECODEAȚI ADN-ul PE VIDEO