Анатомо-Лексикон

Дезоксирибонуклеиновая кислота - ДНК

Синонимы

Наследственный материал, гены, генетический отпечаток пальца

Английский: Дезоксирибонуклеиновая кислота (DNS)

определение

ДНК - это инструкция по построению тела каждого живого существа (млекопитающих, бактерий, Грибы Так далее.). В целом он соответствует нашим генам и отвечает за общие характеристики живого существа, такие как количество ног и рук, а также за индивидуальные характеристики, такие как цвет волос.
Подобно нашему отпечатку пальца, ДНК каждого человека отличается и зависит от ДНК наших родителей. Исключение составляют однояйцевые близнецы: у них идентичная ДНК.

Грубая структура ДНК

У человека есть ДНК в каждой клетке тела Ядро клетки (ядро) содержать. У живых существ, не имеющих клеточного ядра, таких как бактерии или же Грибы, ДНК экспонируется в клеточном пространстве (ЦитоплазмаЯдро клетки, которое составляет всего ок. 5-15 мкм вот как он измеряет сердце наших клеток. Он содержит наши гены в виде ДНК в 46 хромосомах. Чтобы достичь в общей сложности прибл. ДНК длиной 2 м Упаковать его в крошечное ядро клетки - значит стабилизировать его. Белки и ферменты, сжатые в спирали, петли и спирали.

Таким образом, несколько генов на одной цепи ДНК составляют одну из 46 Х-образных хромосом. Половина из 46 хромосом состоит из хромосом матери, а половина - из хромосом отца. Однако активация генов намного сложнее, поэтому характеристики ребенка неточны. 50% можно проследить до каждого родителя.

Помимо ДНК в виде Хромосомы в ядре клетки больше кольцевой ДНК в "Энергетические электростанции«Из клеточного логова Митохондрии.
Этот круг ДНК передается только от матери к ребенку.

Иллюстрация ДНК

Структура ДНК, ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота
Дезоксирибонуклеиновая кислота
Двойная нить (спираль)

Цитозин
Тимин
Аденин
Гуанин
фосфат
сахар
Водородная связь
Пар оснований
Нуклеотид
а - пиримидиновые основания
б - пуриновые основания
A - T: мосты 2H
G - C: 3H мосты

Вы можете найти обзор всех изображений Dr-Gumpert по адресу: медицинские иллюстрации

Подробная структура ДНК

Можно представить ДНК в виде двойной цепи, которая построена как винтовая лестница. Эта двойная спираль несколько неровная, поэтому между ступенями винтовой лестницы всегда остается большее и меньшее расстояние (большие и маленькие борозды).

Поручень этой лестницы попеременно образует:

остаток сахара (Дезоксирибоза) а также
остаток фосфата.

Поручни имеют одно из четырех возможных оснований. Таким образом, две базы образуют ступеньку. Сами основания связаны друг с другом водородными связями.

Эта структура объясняет название ДНК: дезоксирибоза (= сахар) + Nucleic (= из Ядро клетки) + Кислота / кислота (= общий заряд сахарно-фосфатного остова).

Основания имеют форму кольца, разную химическую структуру с соответственно разными функциями химической связи. В ДНК всего четыре различных основания.

Цитозин и тимин (замененные в РНК на урацил) являются так называемыми пиримидиновыми основаниями и имеют в своей структуре кольцо.
С другой стороны, пуриновые основания имеют в своей структуре два кольца. В ДНК они называются аденином и гуанином.

Есть только одна возможность объединения двух оснований, которые вместе образуют ступеньку.

Всегда существует пуриновое основание, связанное с пиримидиновым основанием. Из-за химической структуры цитозин всегда образует комплементарные пары оснований с гуанином и аденин с тимином.

Вы можете прочитать более подробную информацию по этой теме в разделе: Теломеры - Анатомия, функции и заболевания

Основания ДНК

Приходите в ДНК 4 разных базы спереди.
К ним относятся основания на основе пиримидина только с одним кольцом (цитозин и тимин) и основания на основе пурина с двумя кольцами (аденин и гуанин).

Каждая из этих основ содержит сахар и Молекула фосфата связаны и затем также называются адениновым нуклеотидом или цитозиновым нуклеотидом. Это соединение с сахаром и фосфатом необходимо для того, чтобы отдельные основания можно было соединить с образованием длинной цепи ДНК. Это потому, что сахар и чередуются в нити ДНК. фосфат они образуют боковые элементы лестницы ДНК. Лестничные ступени ДНК образованы четырьмя разными основаниями, направленными внутрь.
Аденин и тимин соответственно. Гуанин и цитозин образуют так называемую комплементарную пару оснований.
Основания ДНК связаны так называемыми водородными связями. Пара аденин-тимин имеет две, а пара гуанин-цитозин - три таких связи.

ДНК-полимераза

ДНК-полимераза - это ферменткоторые могут соединять нуклеотиды вместе и таким образом производить новую цепь ДНК.
ДНК-полимераза может работать только в том случае, если так называемый фермент (другая ДНК-полимераза) активируется другим ферментом. «Праймер», т.е. была произведена исходная молекула для реальной ДНК-полимеразы.
Затем ДНК-полимераза присоединяется к свободному концу молекулы сахара в пределах одного нуклеотида и связывает этот сахар с фосфатом следующего нуклеотида.
ДНК-полимераза в контексте Репликация ДНК (Дублирование ДНК в процессе деления клетки) производит новые молекулы ДНК, считывая существующую цепь ДНК и синтезируя соответствующую противоположную дочернюю цепь. Чтобы ДНК-полимераза достигла «родительской цепи», фактически двухцепочечная ДНК должна пройти предварительную репликацию ДНК. Ферменты быть размотанным.

Помимо ДНК-полимераз, которые участвуют в репликации ДНК, существуют также ДНК-полимеразы, которые могут восстанавливать поврежденные или неправильно скопированные участки.

ДНК как материал и продукты из нее

Чтобы обеспечить рост и развитие нашего тела, наследование наших генов и производство необходимых клеток и белков должно иметь место деление клеток (мейоз, митоз). Необходимые процессы, которые должна пройти наша ДНК, показаны в обзоре:

Репликация:

Целью репликации является дублирование нашего генетического материала (ДНК) в ядре клетки до того, как клетки делятся. Хромосомы разматываются по частям, так что ферменты могут прикрепляться к ДНК.
Противоположная двойная цепь ДНК открывается, так что два основания больше не связаны друг с другом. Каждая сторона поручня или основания теперь считывается различными ферментами и дополняется дополнительным основанием, включая поручень. Это создает две идентичные двойные нити ДНК, которые распределяются между двумя дочерними клетками.

Транскрипция:

Как и репликация, транскрипция также происходит в ядре. Цель состоит в том, чтобы переписать основной код ДНК в мРНК (мессенджер рибонуклеиновой кислоты). Тимин заменяется урацилом, и части ДНК, которые не кодируют белки, подобно пробелу, вырезаются. В результате мРНК, которая теперь транспортируется из ядра клетки, значительно короче ДНК и имеет только одну цепь.

Перевод:

Если мРНК теперь прибыла в клеточное пространство, ключ считывается из баз. Этот процесс происходит на рибосомах. Три базы (Базовый триплет) приводит к коду аминокислоты. Всего используется 20 различных аминокислот. После считывания мРНК из цепочки аминокислот образуется белок, который либо используется в самой клетке, либо отправляется в орган-мишень.

Мутации:

При размножении и чтении ДНК могут возникнуть более или менее серьезные ошибки. В клетке происходит от 10 000 до 1 000 000 повреждений в день, которые обычно можно исправить с помощью восстанавливающих ферментов, так что ошибки не влияют на клетку.

Если продукт, то есть белок, не изменился, несмотря на мутацию, это означает молчащую мутацию. Однако при изменении белка часто развивается болезнь. Например, УФ-излучение (солнечный свет) означает, что повреждение основы тимина невозможно исправить. Результатом может стать рак кожи.
Однако мутации не обязательно должны быть связаны с заболеванием. Вы также можете модифицировать организм в свою пользу. Мутации - большая часть эволюции, потому что организмы могут адаптироваться к окружающей среде в долгосрочной перспективе только посредством мутаций.

Существуют различные типы мутаций, которые могут возникать спонтанно на разных фазах клеточного цикла. Например, если ген неисправен, это называется мутацией гена. Однако, если ошибка затрагивает определенные хромосомы или части хромосомы, то это хромосомная мутация. Если количество хромосом изменяется, это приводит к мутации генома.

Подробнее об этом читайте в: Хромосомная аберрация - что это значит?

Репликация ДНК

В цель репликация ДНК - это Дублирование существующей ДНК.
Во время деления клеток будет ли ДНК клетки увеличилась вдвое а затем распределяется по обеим дочерним клеткам.

Удвоение ДНК происходит после так называемого полуконсервативный принцип вместо этого, то есть после начального Разматывая ДНК исходная цепь ДНК через Фермент (геликаза) разделяется, и каждая из этих двух «исходных цепей» служит шаблоном для новой цепи ДНК.

В ДНК-полимераза это фермент, отвечающий за Синтез новой нити ответственной является. Поскольку противоположные основания цепи ДНК комплементарны друг другу, ДНК-полимераза может использовать «исходную цепь», чтобы расположить свободные основания в клетке в правильном порядке и, таким образом, сформировать новую двойную цепь ДНК.

После этого точного удвоения ДНК две дочерние прядикоторые теперь содержат ту же генетическую информацию, на две клеткивозникшие при делении клеток, разделенный. Так что две идентичные дочерние клетки вышла из него.

История ДНК

Долгое время было неясно, какие структуры в организме отвечают за передачу нашего генетического материала. Благодаря швейцарцу Фридриху Мишеру в 1869 году основное внимание было уделено содержанию ядра клетки.

В 1919 году литовец Фебус Левене открыл основы, сахар и фосфатные остатки как строительные материалы наших генов. Канадец Освальд Эйвери смог доказать, что ДНК, а не белки, на самом деле ответственны за перенос генов в 1943 году с помощью бактериальных экспериментов.
Американец Джеймс Уотсон и британец Фрэнсис Крик в 1953 году положили конец исследовательскому марафону, охватившему многие страны. Они были первыми, с помощью Розалинды Франклин (Британский) Рентгеновские лучи ДНК, модель двойной спирали ДНК, включая пуриновые и пиримидиновые основания, сахарные и фосфатные остатки. Рентгеновские снимки Розалинды Франклин, однако, были выпущены для исследования не ею, а ее коллегой Морисом Уилкинсом. Уилкинс получил Нобелевскую премию по медицине в 1962 году вместе с Уотсоном и Криком. Франклин к этому моменту уже скончался и поэтому больше не мог быть номинирован.

Эта тема также может быть вам интересна: Хроматин

Значение открытия ДНК сегодня

Немного крови на месте происшествия может осудить преступника.

Криминология:

Будет ли подозрительный материал вроде

Кровь,
Сперма или
волосы

При обнаружении на месте преступления или у жертвы ДНК может быть извлечена из него. Помимо генов, ДНК содержит больше участков, которые состоят из частых повторений оснований, не кодирующих ген. Эти кат-сцены служат генетическим отпечатком, потому что они очень разнообразны. С другой стороны, гены у всех людей почти идентичны.

Если разрезать ДНК, полученную с помощью ферментов, образуется множество маленьких кусочков ДНК, также известных как микросателлиты. Если сравнивать характерный рисунок микросателлитов (фрагментов ДНК) подозреваемого (например, из образца слюны) с характерным рисунком существующего материала, существует высокая вероятность идентификации преступника, если они совпадают. Принцип аналогичен отпечатку пальца.

Тест на отцовство:

Здесь также длина микросателлитов ребенка сравнивается с длиной возможного отца. Если они совпадают, очень вероятно отцовство (см. Также: Криминология).

Проект "Геном человека" (HGP):

В 1990 году был запущен проект генома человека. Джеймс Уотсон изначально возглавил проект с целью расшифровать весь код ДНК. С апреля 2003 года геном человека считается полностью расшифрованным. Примерно 21 000 генов можно отнести к 3,2 миллиардам пар оснований. Сумма всех генов, геном, в свою очередь, отвечает за несколько сотен тысяч белков.

Секвенирование ДНК

При секвенировании ДНК используются биохимические методы для определения порядка расположения нуклеотидов (основной молекулы ДНК с сахаром и фосфатом) в молекуле ДНК.

Самый распространенный метод заключается в том, что Метод прерывания цепи Сэнгера.
Поскольку ДНК состоит из четырех разных оснований, используются четыре разных подхода. В каждом подходе есть ДНК, которую нужно секвенировать, Грунтовка (Стартовая молекула для секвенирования), ДНК-полимераза (фермент, расширяющий ДНК) и смесь всех четырех необходимых нуклеотидов. Однако в каждом из этих четырех подходов различное основание химически модифицируется таким образом, что оно может быть включено, но не создает точки атаки для ДНК-полимеразы. Итак, дело доходит до Обрыв цепи.
Этот метод создает фрагменты ДНК разной длины, которые затем разделяются так называемым Гель-электрофорез химически разделены по длине. Полученная в результате сортировка может быть преобразована в последовательность нуклеотидов в секвенированном сегменте ДНК путем маркировки каждого основания различным флуоресцентным цветом.

Гибридизация ДНК

Гибридизация ДНК - это молекулярно-генетический методкоторый используется для создания Обнаружение сходства между двумя одиночными цепями ДНК разного происхождения.

В этом методе используется тот факт, что двойная цепь ДНК всегда состоит из двух комплементарных одиночных цепей.
Чем больше похожи обе одинарные нити расположены друг к другу, чем больше оснований образуют прочную связь (водородные связи) с противоположным основанием или тем больше возникает больше пар оснований.

Между участками двух цепей ДНК, имеющими разную последовательность оснований, не будет спаривания оснований.

В относительное количество подключений теперь можно через Определение температуры плавления, в котором вновь созданная двойная цепь ДНК разделена.
Чем выше температура плавления ложь, более дополняющие основы образовали водородные связи друг с другом и тем более похожи две одинарные нити.

Эту процедуру также можно использовать для Обнаружение определенной последовательности оснований в смеси ДНК использоваться. Ты можешь сделать это искусственно сформированный Кусочки ДНК, отмеченные (флуоресцентным) красителем стали. Затем они служат для идентификации соответствующей базовой последовательности и, таким образом, могут сделать ее видимой.

Цели исследования

После завершения Проект генома человека В настоящее время исследователи пытаются соотнести отдельные гены с их важностью для человеческого тела.
С одной стороны, они пытаются делать выводы. Возникновение болезни а также терапия С другой стороны, сравнение ДНК человека с ДНК других живых существ дает надежду на то, что мы сможем лучше представить эволюционные механизмы.