Анатомо-Лексикон

Дезоксирибонуклеїнова кислота - ДНК

Синоніми

Спадковий матеріал, гени, генетичний відбиток пальця

Англійська: Дезоксирибонуклеїнова кислота (DNS)

визначення

ДНК є інструкцією для побудови організму кожної живої істоти (ссавців, бактерій, Гриби Тощо). У повному обсязі він відповідає нашим генам і відповідає за загальні характеристики живої істоти, такі як кількість ніг і рук, а також за індивідуальні характеристики, такі як колір волосся.
Подібно до нашого відбитка пальця, ДНК кожної людини відрізняється і залежить від ДНК наших батьків. Однояйцеві близнюки тут є винятком: вони мають ідентичну ДНК.

Груба структура ДНК

У людини є ДНК у кожній клітині тіла Клітинне ядро (ядро) містять. У живих істот, які не мають клітинного ядра, таких як бактерії або Гриби, ДНК оголюється в клітинному просторі (ЦитоплазмаКлітинне ядро, яке складає лише прибл. 5-15 мкм саме так воно вимірюється серце наших клітин. У ньому розміщені наші гени у вигляді ДНК у 46 хромосомах. Для загальної досягнення бл. ДНК довжиною 2 м Пакування його в крихітне ядро клітини полягає в його стабілізації Білки та ферменти, стиснуті у спіралі, петлі та котушки.

Таким чином, кілька генів на одному ланцюжку ДНК утворюють один з 46 Х-подібних хромосом. Половина з 46 хромосом складається з хромосом матері і половина хромосом батька. Однак активація генів набагато складніша, тому характеристики дитини не точні 50% можна простежити до кожного з батьків.

Крім ДНК у вигляді Хромосоми в ядрі клітини є більше кругової ДНК в "Енергетичні електростанції«З клітин ден Мітохондрії.
Це коло ДНК передається лише від матері до дитини.

Ілюстрація ДНК

Будова ДНК, ДНК
Дезоксирибонуклеїнова кислота
Дезоксирибонуклеїнова кислота
Подвійна нитка (спіраль)

Цитозин
Тимін
Аденин
Гуанін
фосфат
цукор
Водневий зв’язок
Пари основ
Нуклеотид
а - піримідинові основи
б - пуринові основи
A - T: мости 2H
G - C: мости 3H

Огляд усіх зображень Dr-Gumpert можна знайти за адресою: медичні ілюстрації

Детальна структура ДНК

Можна уявити ДНК як подвійну нитку, яка побудована як гвинтові сходи. Ця подвійна спіраль дещо нерівномірна, тому між сходами гвинтових сходів завжди є більша і менша відстань (великі та малі борозни).

Поруччя цієї драбини поперемінно утворює:

залишок цукру (Дезоксирибоза) і
залишок фосфату.

Поручні мають одне з чотирьох можливих підстав. Таким чином, дві основи утворюють сходинку. Самі основи пов’язані між собою за допомогою водневих зв’язків.

Ця структура пояснює назву ДНК: дезоксирибоза (= цукор) + Нуклеїн (= від Клітинне ядро) + Кислота / кислота (= загальний заряд цукро-фосфатного каркасу).

Основи мають кільцеву форму, різні хімічні структури з відповідно різними функціями хімічного зв’язку. У ДНК лише чотири різні основи.

Цитозин і тимін (у РНК замінені урацилом) є так званими піримідиновими основами і мають у своїй структурі кільце.
Натомість пуринові основи мають у своїй структурі два кільця. У ДНК вони називаються аденін та гуанін.

Є лише одна можливість поєднати дві основи, які разом утворюють сходинку.

Завжди є пуринова основа, пов’язана з піримідиновою основою. Завдяки хімічній структурі цитозин завжди утворює додаткові пари основ з гуаніном та аденин з тиміном.

Ви можете прочитати більш детальну інформацію з цієї теми в: Теломери - анатомія, функції та хвороби

Основи ДНК

Приходьте в ДНК 4 різні бази попереду.
Сюди належать основи піримідину, що мають лише одне кільце (цитозин та тимін), та основи, отримані пурином, з двома кільцями (аденин та гуанін).

Кожна з цих основ містить цукор і a Молекула фосфату пов'язані, а потім також називаються нуклеотидом аденіну або нуклеотидом цитозину. Це зв’язування з цукром та фосфатом необхідно, щоб окремі основи могли з’єднуватися, утворюючи довгий ланцюг ДНК. Це пов’язано з тим, що цукор і чергуються в ланцюзі ДНК фосфат вони утворюють бічні елементи сходів ДНК. Драбини ДНК утворені чотирма різними основами, які спрямовані всередину.
Аденин та тимін відповідно. Гуанін і цитозин утворюють так зване додаткове поєднання основ.
Основи ДНК пов'язані так званими водневими зв'язками. Пара аденин-тимін має два, а пара гуанін-цитозин три з цих зв’язків.

ДНК-полімераза

ДНК-полімераза являє собою ферментякі можуть з’єднувати нуклеотиди разом і таким чином продукувати новий ланцюг ДНК.
ДНК-полімераза може працювати, лише якщо так званий фермент (інша ДНК-полімераза) активується іншим ферментом "Буквар", тобто була отримана молекула закваски для власне ДНК-полімерази.
Потім ДНК-полімераза прикріплюється до вільного кінця молекули цукру в межах одного нуклеотиду і зв’язує цей цукор з фосфатом наступного нуклеотиду.
ДНК-полімераза представляє в контексті Реплікація ДНК (Дублювання ДНК в процесі поділу клітин) виробляє нові молекули ДНК, зчитуючи існуючий ланцюг ДНК і синтезуючи відповідний протилежний дочірній ланцюг. Для того, щоб ДНК-полімераза дійшла до «батьківського ланцюга», фактично дволанцюгова ДНК повинна пройти підготовчу реплікацію ДНК Ферменти бути розмотаним.

Окрім ДНК-полімераз, які беруть участь у реплікації ДНК, існують також ДНК-полімерази, які можуть відновлювати зламані або неправильно скопійовані ділянки.

ДНК як матеріал та його продукти

Для того, щоб забезпечити ріст і розвиток нашого організму, успадкування наших генів і вироблення необхідних клітин і білків, має відбуватися поділ клітин (мейоз, мітоз). Необхідні процеси, через які повинна пройти наша ДНК, показані в огляді:

Реплікація:

Метою реплікації є дублювання нашого генетичного матеріалу (ДНК) у клітинному ядрі до того, як клітини поділяться. Хромосоми розмотують по частинах, щоб ферменти могли приєднатися до ДНК.
Протилежний подвійний ланцюг ДНК розкривається таким чином, що дві основи більше не пов’язані одна з одною. Тепер кожна сторона поручня або основи зчитується різними ферментами та доповнюється додатковою основою, включаючи поручень. Це створює дві однакові подвійні нитки ДНК, які розподіляються між двома дочірніми клітинами.

Транскрипція:

Так само, як і реплікація, транскрипція також відбувається в ядрі. Мета полягає в тому, щоб переписати базовий код ДНК в мРНК (вісник рибонуклеїнової кислоти). Тимін замінюється урацилом, і частини ДНК, які не кодують білки, схожі на простір, вирізаються. Як результат, мРНК, яка зараз транспортується з клітинного ядра, значно коротша за ДНК і має лише одну ланцюг.

Переклад:

Якщо мРНК тепер надійшла в клітинний простір, ключ зчитується з баз. Цей процес відбувається на рибосомах. Три бази (Базовий триплет) приведе до коду амінокислоти. Всього використовується 20 різних амінокислот. Після зчитування мРНК ланцюг амінокислот призводить до білка, який або використовується в самій клітині, або направляється до органу-мішені.

Мутації:

При множенні та зчитуванні ДНК можуть виникати більш-менш серйозні помилки. У клітині відбувається близько 10 000 до 1 000 000 пошкоджень на день, які зазвичай можна відновити за допомогою репаративних ферментів, так що помилки не впливають на клітину.

Якщо продукт, тобто білок, не змінюється, незважаючи на мутацію, тоді відбувається тиха мутація. Однак, якщо білок змінюється, хвороба часто розвивається. Наприклад, УФ-випромінювання (сонячне світло) означає, що пошкодження основи тиміну неможливо відновити. Результатом може бути рак шкіри.
Однак мутації не обов'язково повинні бути пов'язані із захворюванням. Ви також можете модифікувати організм на свою користь. Мутації - це велика частина еволюції, оскільки організми можуть пристосуватися до свого середовища лише в довгостроковій перспективі завдяки мутаціям.

Існують різні типи мутацій, які можуть виникати спонтанно під час різних фаз клітинного циклу. Наприклад, якщо ген дефектний, це називається генною мутацією. Однак, якщо помилка зачіпає певні хромосоми або частини хромосом, то це мутація хромосом. Якщо кількість хромосом впливає, це призводить до мутації геному.

Детальніше про це читайте в: Аберація хромосом - що це означає?

Реплікація ДНК

мета реплікація ДНК - це Дублювання існуючої ДНК.
Під час поділу клітини буде Клітинна ДНК точно подвоїлася а потім розподіляється в обидві дочірні клітини.

Подвоєння ДНК відбувається після т. Зв напівконсервативний принцип натомість, тобто, що після початкового Розмотування ДНК вихідний ланцюг ДНК через Фермент (геліказа) відокремлюється, і кожна з цих двох "вихідних ланцюгів" служить шаблоном для нової ланцюга ДНК.

ДНК-полімераза є ферментом, який відповідає за Синтез нової відповідальної нитки є. Оскільки протилежні основи ланцюга ДНК взаємодоповнюють один одного, ДНК-полімераза може використовувати “вихідний ланцюг”, щоб розташувати вільні основи в клітині в правильному порядку і таким чином сформувати нову подвійну ланцюг ДНК.

Після цього точного подвоєння ДНК дві дочірні пасмаякі зараз містять однакову генетичну інформацію, на дві клітинищо виникли під час поділу клітин, розділений. Так само є дві однакові дочірні клітини виникла з нього.

Історія ДНК

Довгий час було незрозуміло, які структури в організмі відповідають за передачу нашого генетичного матеріалу. Завдяки швейцарцю Фрідріху Мішеру в 1869 р. Дослідження було зосереджено на вмісті клітинного ядра.

У 1919 р. Литовський Феб Левен відкрив основи, цукор та залишки фосфатів як будівельні матеріали наших генів. Канадець Освальд Евері зумів довести, що ДНК, а не білки, насправді відповідають за передачу генів в 1943 р. За допомогою бактеріальних експериментів.
Американець Джеймс Уотсон та британець Френсіс Крик поклали край дослідницькому марафону, який поширився на багато країн, в 1953 році. Вони були першими за допомогою Розалінд Франклін (Британський) ДНК-рентген, модель подвійної спіралі ДНК, що включає пуринові та піримідинові основи, залишки цукру та фосфату. Однак рентгенівські промені Розалінд Франклін відпустила не для дослідження, а її колеги Моріса Вілкінса. Уілкінс отримав Нобелівську премію з медицини в 1962 році разом з Уотсоном і Криком. На цей момент Франклін вже помер, і тому його більше не можна висувати.

Ця тема також може вас зацікавити: Хроматин

Значення відкриття ДНК сьогодні

Трохи крові на місці події може засудити винного.

Кримінологія:

Подобається підозрілий матеріал

Кров,
Сперма або
волосся

Знайдений на місці злочину або у жертви, з нього можна витягти ДНК. Окрім генів, ДНК містить більше розділів, які складаються з частих повторень основ, які не кодують ген. Ці катсцени служать генетичним відбитком пальців, оскільки вони дуже мінливі. Гени, навпаки, майже однакові у всіх людей.

Якщо розрізати ДНК, отриману за допомогою ферментів, утворюється багато дрібних шматочків ДНК, також відомих як мікросателіти. Якщо порівняти характерну картину мікросупутників (фрагментів ДНК) підозрюваного (наприклад, із зразка слини) з такою з існуючого матеріалу, існує велика ймовірність встановлення особи, яка вчинила злочин, якщо вони збігаються. Принцип подібний до принципу відбитків пальців.

Тест на батьківство:

Тут також довжину мікросателітів дитини порівнюють з довжиною можливого батька. Якщо вони збігаються, дуже ймовірне батьківство (див. Також: Кримінологія).

Проект геному людини (HGP):

У 1990 р. Розпочато проект з геному людини. З метою розшифровки всього коду ДНК Джеймс Уотсон спочатку очолював проект. З квітня 2003 року геном людини вважається повністю розшифрованим. Приблизно 21 000 генів можна віднести до 3,2 мільярда пар основ. Сума всіх генів, геном, у свою чергу відповідає за кілька сотень тисяч білків.

Секвенування ДНК

Секвенування ДНК використовує біохімічні методи для визначення порядку нуклеотидів (молекула основи ДНК з цукром та фосфатом) у молекулі ДНК.

Найпоширеніший метод - це Метод припинення ланцюга Сангера.
Оскільки ДНК складається з чотирьох різних основ, створено чотири різні підходи. У кожному підході є ДНК для секвенування, a Буквар (Початкова молекула для секвенування), ДНК-полімераза (фермент, що розширює ДНК) і суміш усіх чотирьох необхідних нуклеотидів. Однак у кожному з цих чотирьох підходів інша основа хімічно модифікується таким чином, що вона може бути включена, але не забезпечує точки атаки для ДНК-полімерази. Тоді це діходить до Переривання ланцюга.
Цим методом створюються фрагменти ДНК різної довжини, які потім розділяються т. Зв Гель-електрофорез розділяються хімічно відповідно до їх довжини. Отримане сортування може бути перетворено в послідовність нуклеотидів у секвенсованому сегменті ДНК, позначаючи кожну основу різним флуоресцентним кольором.

Гібридизація ДНК

Гібридизація ДНК - це молекулярно-генетичний методякий використовується для створення Виявити подібність між двома окремими ланцюгами ДНК різного походження.

Цей метод використовує той факт, що подвійний ланцюг ДНК завжди складається з двох комплементарних одиничних ланцюгів.
Тим більше схожі обидві одинарні нитки знаходяться між собою, чим більше основ утворює тверде з’єднання (водневі зв’язки) з протилежною основою або тим більше виникає більше парних основ.

Не буде парування підстав між ділянками двох ланцюгів ДНК, які мають різну послідовність основ.

відносна кількість з'єднань тепер можна через Визначення температури плавлення, в якому виділяється новостворена подвійна ланцюг ДНК.
Чим вище температура плавлення брехня, тим більше доповнюють основи утворили водневі зв’язки між собою і тим більше схожі дві одинарні нитки.

Ця процедура також може бути використана для Виявлення певної послідовності основ у суміші ДНК бути використаним. Ви можете це зробити штучно сформовані Шматочки ДНК, позначені (флуоресцентним) барвником стати. Потім вони служать для ідентифікації відповідної базової послідовності і, таким чином, можуть зробити її видимою.

Цілі дослідження

Після завершення Проект геному людини Зараз дослідники намагаються віднести окремі гени до їх значення для людського організму.
З одного боку, вони намагаються робити висновки Поява хвороби і терапія З іншого боку, порівнюючи ДНК людини з ДНК інших живих істот, є надія на можливість краще представити еволюційні механізми.