Анатомо-Лексикон

Деоксирибонуклеїнова кислота - ДНК

Синоніми

Синоніми

Генетичний матеріал, гени, генетичний відбиток пальців

Англійська: Дезоксирибонуклеїнова кислота (DNS)

визначення

ДНК - це будівельна інструкція для організму кожної живої істоти (ссавців, бактерій), Гриби І т. Д.). Він повністю відповідає нашим генам і необхідний для загальних характеристик живої істоти, таких як кількість ніг і рук, а також індивідуальні характеристики, такі як колір волосся.
Подібно до нашого відбитка пальців, ДНК кожної людини відрізняється і залежить від ДНК наших батьків. Тут є виключенням ідентичні близнюки: у них однакова ДНК.

Груба структура ДНК

У людини є ДНК у кожній клітині тіла Клітинне ядро (ядро) містять. У живих істот, які не мають ядра, наприклад бактерії або Гриби, ДНК піддається впливу в клітинному просторі (ЦитоплазмаКлітинне ядро, яке становить лише ок. 5-15 мкм саме так вона вимірюється серце наших клітин. У ньому розміщуються наші гени у формі ДНК у 46 хромосомах. Приблизно прибл. ДНК довжиною 2 м Упаковка його в крихітне ядро - це його стабілізація Білки і ферменти, стиснуті в спіралі, петлі та котушки.

Таким чином, кілька генів на одній нитці ДНК складають один із 46 Х-подібні хромосоми. Половину з 46 хромосом складають хромосоми матері, а половину - хромосоми батька. Однак активація генів набагато складніша, тому характеристики дитини не є точними 50% можна простежити до кожного з батьків.

Крім ДНК у формі Хромосоми у клітинному ядрі є більше кругової ДНК у "Енергетичні електростанції«З денного клітини Мітохондрії.
Це коло ДНК передається лише від матері до дитини.

Ілюстрація ДНК

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

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

Огляд усіх зображень Dr-Gumpert можна знайти на: медичні ілюстрації

Детальна структура ДНК

Ви можете думати про ДНК як про подвійну нитку, яка побудована як спіральна сходи. Ця подвійна спіраль дещо нерівна, так що між щаблями спіральної сходи завжди існує більша та менша відстань (великі і дрібні борозни).

Поруччя цієї драбини по черзі утворює:

залишок цукру (Деоксирибоза) і
залишок фосфату.

Поручні мають одну з чотирьох можливих підстав. Таким чином, дві основи утворюють крок. Самі основи з'єднані між собою через водневі зв’язки.

Ця структура пояснює назву ДНК: дезоксирибоза (= цукор) + Нуклеїнова (= від Клітинне ядро) + Кислота / кислота (= загальний заряд основи цукро-фосфату).

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

Цитозин та тимін (заміщені урацилом у РНК) - це так звані основи піримідину та мають кільце у своїй структурі.
Пуринові основи, з іншого боку, мають у своїй структурі два кільця. У ДНК вони називаються аденіном та гуаніном.

Є лише одна можливість поєднання двох основ, які разом утворюють крок.

Завжди є пуринова основа, пов'язана з піримідиновою основою. Завдяки хімічній структурі цитозин завжди утворює комплементарні пари основ з гуаніном, а аденін з тиміном.

Більш детальну інформацію з цієї теми ви можете прочитати в розділі: Теломери - анатомія, функції та хвороби

Бази ДНК

Заходьте в ДНК 4 різні бази попереду.
До них належать основи, отримані піримідином, лише з одним кільцем (цитозин та тимін) та основи, отримані пурином, з двома кільцями (аденін та гуанін).

Ці основи мають кожен з цукром і а Молекула фосфату пов'язані і потім також називаються нуклеотидом аденіну або нуклеотидом цитозину. Ця сполука з цукром і фосфатом необхідна для того, щоб окремі основи могли бути з'єднані для утворення довгого ланцюга ДНК. Цукор і чергують у ланцюжку ДНК фосфат вони утворюють бічні елементи сходів ДНК. Рівні ДНК складаються з чотирьох різних основ, які спрямовані всередину.
Аденін і тимін завжди йдуть відповідно. Гуанін і цитозин утворюють так зване комплементарне базове сполучення.
Основи ДНК пов'язані через так звані водневі зв’язки. Пара аденін-тимін має дві, а пара гуанін-цитозин три з цих зв'язків.

ДНК-полімераза

ДНК-полімераза є a ферментякі можуть з'єднати нуклеотиди разом і, таким чином, створити нову ланцюг ДНК.
ДНК-полімераза може працювати лише в тому випадку, якщо інший фермент (інша ДНК-полімераза) називається a "Буквар"тобто вироблялася молекула пускача для фактичної ДНК-полімерази.
Потім ДНК-полімераза приєднується до вільного кінця молекули цукру всередині одного нуклеотиду і зв'язує цей цукор з фосфатом наступного нуклеотиду.
ДНК-полімераза представляє в контексті Реплікація ДНК (Копіювання ДНК в процесі ділення клітин) утворює нові молекули ДНК, зчитуючи існуючу нитку ДНК і синтезуючи відповідну протилежну дочірню ланцюг. Для того щоб ДНК-полімераза дісталася до «батьківської ланцюга», насправді дволанцюгова ДНК повинна пройти підготовчу реплікацію ДНК. Ферменти бути пораненим.

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

ДНК як матеріал та його продукти

Щоб гарантувати ріст і розвиток нашого організму, має відбутися успадкування наших генів і вироблення необхідних клітин і білків, клітинний поділ (мейоз, мітоз). Необхідні процеси, через які повинна пройти наша ДНК, показані на огляді:

Реплікація:

Метою реплікації є дублювання нашого генетичного матеріалу (ДНК) в ядрі клітини до того, як клітини поділяться. Хромосоми розмотуються по частинах, щоб ферменти могли приєднатися до ДНК.
Протилежний подвійний ланцюг ДНК відкривається так, що дві основи більше не з’єднуються один з одним. Кожна сторона поручнів чи основи тепер читається різними ферментами та доповнюється комплементарною основою, включаючи поручні. Це створює дві однакові подвійні нитки ДНК, які розподіляються між двома дочірніми клітинами.

Транскрипція:

Як і реплікація, транскрипція також відбувається в ядрі. Мета - переписати базовий код ДНК в мРНК (месенджер рибонуклеїнової кислоти). Тимін замінюється урацилом, і частини ДНК, які не кодують білки, подібно до простору, вирізаються. В результаті 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 основи (Базова трійка) призводять до коду амінокислоти. Всього використовується 20 різних амінокислот. Після зчитування мРНК ланцюг амінокислот утворює білок, який або використовується в самій клітині, або направляється до органу-мішені.

Мутації:

При множенні та читанні ДНК можуть виникати більш-менш серйозні помилки. У клітині в день припадає від 10 000 до 1 000 000 збитків, які, як правило, можна відшкодувати за допомогою ремонту ферментів, так що помилки не впливають на клітину.

Якщо продукт, тобто білок, не змінюється, незважаючи на мутацію, то відбувається тиха мутація. Однак якщо білок змінений, хвороба часто розвивається. Наприклад, ультрафіолетове випромінювання (сонячне світло) означає, що пошкодження основи тиміну неможливо відновити. Результатом може стати рак шкіри.
Однак мутації не обов'язково повинні бути пов’язані із захворюванням. Ви також можете модифікувати організм на його користь. Мутації є значною частиною еволюції, оскільки організми можуть пристосовуватися до свого середовища лише в довгостроковій перспективі за допомогою мутацій.

Існують різні типи мутацій, які можуть відбуватися мимовільно протягом різних фаз клітинного циклу. Наприклад, якщо ген несправний, його називають генною мутацією. Однак якщо помилка зачіпає певні хромосоми або частини хромосоми, то це мутація хромосоми. Якщо порушено число хромосом, то це призводить до мутації геному.

Детальніше про це читайте нижче: Хромосомна аберація - що це означає?

Реплікація ДНК

The цільовий реплікація ДНК є Дублювання існуючої ДНК.
Під час поділу клітин буде Клітинна ДНК рівно подвоїлася а потім розподіляються по обох дочірніх клітинах.

Подвоєння ДНК відбувається після т. Зв напівконсервативний принцип натомість, тобто, що після початкового Розмотування ДНК вихідний ланцюг ДНК через a Фермент (геліказа) відокремлюється, і кожна з цих двох «оригінальних ниток» служить шаблоном для нового ланцюга ДНК.

The ДНК-полімераза є ферментом, який відповідає за Синтез нової нитки відповідальний є. Оскільки протилежні основи ланцюга ДНК є взаємодоповнюючими один одного, ДНК-полімераза може використовувати існуючу "оригінальну ланцюг", щоб розташувати вільні підстави в клітині у правильному порядку і таким чином сформувати нову подвійну ланцюг ДНК.

Після цього точного подвоєння ДНК дві дочірні пасмаякі тепер містять ту саму генетичну інформацію, на дві клітинивикликане діленням клітин, розділений. Так і є дві однакові дочірні клітини вийшли з неї.

Історія ДНК

Тривалий час було незрозуміло, які структури в організмі відповідають за передачу нашого генетичного матеріалу. Завдяки швейцарцю Фрідріху Мішеру в 1869 р. Основна увага приділялась дослідженню вмісту клітинного ядра.

У 1919 р. Литовський феб Левене виявив основи, цукор та фосфатні залишки як будівельні матеріали наших генів. Канадський Освальд Евері зміг довести, що ДНК, а не білки насправді відповідають за перенесення генів у 1943 р. З експериментами на бактеріях.
Американський Джеймс Уотсон і британець Френсіс Крік поклали кінець дослідницькому марафону, який поширився у багатьох країнах у 1953 році. Вони були першими за допомогою Розалінд Франклін (Британці) Рентгенівські промені ДНК - модель подвійної спіралі ДНК, що включає пуринові та піримідинові основи, залишки цукру та фосфатів. Однак рентгенівські знімки Розалінд Франклін не були випущені для досліджень не її, а колегою Морісом Вілкінсом. Уілкінс отримав Нобелівську премію з медицини в 1962 році разом з Уотсоном і Криком. Франклін вже помер у цей момент і тому більше не міг бути висунутий.

Ця тема також може вас зацікавити: Хроматин

Значення відкриття ДНК сьогодні

Трохи крові на місці події може засудити винного.

Кримінологія:

Буде підозрілий матеріал, як

Кров,
Семен або
волосся

Знайдений на місці злочину або у потерпілого, з нього може бути вилучена ДНК. Крім генів, ДНК містить більше розділів, які складаються з частих повторень основ, які не кодують ген. Ці корцени служать генетичним відбитком пальців, оскільки вони дуже мінливі. Однак гени майже однакові у всіх людей.

Якщо розрізати ДНК, отриману за допомогою ферментів, утворюється багато невеликих шматочків ДНК, які також називаються мікросателітами. Якщо порівнювати характерний зразок мікросупутників (фрагментів ДНК) підозрюваного (наприклад, із зразка слини) з наявним матеріалом, існує велика ймовірність виявлення винного, якщо вони відповідають. Принцип схожий з принципом відбитків пальців.

Тест на батьківство:

Тут також довжина мікросателітів дитини порівнюється з довжиною можливого батька. Якщо вони відповідають, батьківство є дуже ймовірним (див. Також: Кримінологія).

Проект геному людини (HGP):

У 1990 році розпочато проект геному людини. З метою розшифровки всього коду ДНК Джеймс Уотсон спочатку очолив проект. З квітня 2003 року геном людини вважається повністю розшифрованим. Приблизно 21 000 генів можуть бути призначені 3,2 мільярда пар основ. Сума всіх генів, геном, в свою чергу відповідає за кілька сотень тисяч білків.

Секвенування ДНК

У секвенуванні ДНК використовуються біохімічні методи визначення порядку нуклеотидів (молекули основи ДНК із цукром та фосфатом) у молекулі ДНК.

Найпоширеніший метод такий Спосіб припинення ланцюга безпечного ланцюга.
Оскільки ДНК складається з чотирьох різних основ, зроблено чотири різних підходи. ДНК для секвенування є у кожному підході Буквар (Молекула стартера для секвенування), ДНК-полімераза (фермент, що розширює ДНК) та суміш усіх чотирьох нуклеотидів. Однак у кожному з цих чотирьох підходів різну основу хімічно модифікують таким чином, що вона може бути включена, але не пропонує точки атаки ДНК-полімерази. Так воно і приходить Припинення ланцюга.
Цей метод створює фрагменти ДНК різної довжини, які потім замінюються т. Зв Гель-електрофорез хімічно розділені відповідно до їх довжини. Отримане сортування може бути переведено в послідовність нуклеотидів у секвенсованому сегменті ДНК шляхом позначення кожної основи різним флуоресцентним кольором.

Гібридизація ДНК

Гібридизація ДНК - це молекулярно-генетичний методякий використовується для створення Продемонструйте схожість між двома окремими ланцюжками ДНК різного походження.

Цей метод використовує той факт, що подвійний ланцюг ДНК завжди складається з двох комплементарних одиночних ланцюгів.
Чим більше схожі обидві окремі пасма знаходяться один до одного, чим більше основ утворює міцний зв’язок (водневі зв’язки) з протилежним підставою або тим більше виникає більше базових пар.

Не буде базового сполучення між ділянками на двох ланцюгах ДНК, які мають різну послідовність основ.

The відносна кількість з'єднань тепер може через Визначення температури плавлення, в якій новостворена подвійна нитка ДНК відокремлена.
Чим вище температура плавлення брехня, тим більше взаємодоповнюючих основ утворили водневі зв’язки один з одним і тим більше схожі дві окремі пасма.

Ця процедура також може бути використана для Виявлення конкретної базової послідовності в суміші ДНК бути використаним. Ви можете це зробити штучно сформований Шматочки ДНК, позначені (флуоресцентним) барвником стати. Потім вони служать для ідентифікації відповідної послідовності бази і, таким чином, роблять її видимою.

Цілі дослідження

Після завершення Проект геному людини Зараз дослідники намагаються віднести окремі гени до їх важливості для людського організму.
З одного боку, вони намагаються зробити висновки Виникнення хвороби і терапія З іншого боку, порівнюючи ДНК людини з ДНК інших живих істот, є надія на можливість кращого проілюструвати еволюційні механізми.