Что такое днк человека

Смысл РНК в вирусах

В вирусологии термин «смысл» имеет несколько иное значение. Можно сказать, что геном РНК-вируса имеет положительный смысл , также известный как «плюс-цепь», или отрицательный смысл , также известный как «минус-цепь». В большинстве случаев термины «смысл» и «нить» используются взаимозаменяемо, делая такие термины, как «положительная цепь» эквивалентными «положительному значению», и «положительная цепь», эквивалентными «положительному значению». Независимо от того, является ли положительным или отрицательным, можно использовать в качестве основы для классификации вирусов.

Позитивный смысл

Положительно чувство ( 5 ‘ -До- 3’ ) вирусных РНК означает , что конкретная последовательность вирусной РНК может быть непосредственно переведены в вирусные белки (например, те , которые необходимы для репликации вируса). Следовательно, в вирусах с положительной РНК геном вирусной РНК можно рассматривать как вирусную мРНК и может немедленно транслироваться клеткой-хозяином. В отличие от РНК с отрицательным смыслом, РНК с положительным смыслом имеет тот же смысл, что и мРНК. Некоторые вирусы (например, Coronaviridae ) имеют геномы с положительным смыслом, которые могут действовать как мРНК и использоваться непосредственно для синтеза белков без помощи дополнительных промежуточных РНК. Из-за этого этим вирусам не нужно иметь РНК-полимеразу, упакованную в вирион — РНК-полимераза будет одним из первых белков, продуцируемых клеткой-хозяином, поскольку она необходима для репликации генома вируса.

Отрицательный смысл

Вирусная РНК с отрицательным смыслом (3′-к-5 ‘) комплементарна вирусной мРНК, таким образом, РНК-зависимая РНК-полимераза должна продуцировать из нее РНК-зависимую РНК-полимеразу до трансляции. Подобно ДНК, РНК с отрицательным смыслом имеет нуклеотидную последовательность, комплементарную кодируемой ею мРНК; также как и ДНК, эта РНК не может быть напрямую транслирована в белок. Вместо этого его сначала необходимо транскрибировать в РНК с положительным смыслом, которая действует как мРНК. Некоторые вирусы (например, вирусы гриппа ) имеют геномы с отрицательным смыслом и поэтому должны нести РНК-полимеразу внутри вириона.

Особенности доядерных микроорганизмов

Как становится понятным из определения прокариот, основное качество их строения заключается в отсутствии ядра. Кольцевая молекула ДНК отвечает за сохранность и передачу всей информации, которая понадобится новой клетке, созданной в процессе деления. Структура цитоплазмы очень плотная и она неподвижна. В ней нет ряда органоидов, которые выполняют важные функции в клетках эукариот:

• митохондрий,
• лизосом,
• эндоплазматической сети,
• пластидов,
• комплекса Гольджи.

В цитоплазме хаотично расположены рибосомы, которые «заняты» на производстве белков

Немаловажной является миссия по производству энергии. Ее синтез происходит в митохондриях, но строение бактерий исключает их наличие

Поэтому функцию данных органоидов взяла на себя именно цитоплазма.

В митохондриях имеется одна особенность, делающая их несколько схожими с бактериями, – в них хранится митохондриальная ДНК. Ее строение напоминает бактериальные хромосомы. ДНК в митохондриях собрана в отдельный кольцевой нуклеоид. Некоторые особо длинные органоиды могут содержать до десяти таких молекул. Когда в подобных митохондриях начинается процесс деления, то от них отделяется участок, содержащий в себе один нуклеоид. И в этом можно также найти сходство с бинарным делением бактерий.

Строение ДНК в разных формах

Молекула ДНК может в зависимости от условий существовать в разных формах. Наиболее распространой является В-форма. В этой форме находится основная часть ДНК в клетках. При такой организации плоскости азотистых оснований практически перпендикулярны оси двойной спирали, и каждая пара повёрнута относительно предыдущих на 36o. На один виток спирали приходится примерно 10 нуклеотидных пар (9,7 и 10,6 в различных кристаллах)(2), а длина составляет 3,4 нм.

Диаметр двойной спирали В-форме (расстояние между атомами фосфора одной комплементарной пары) составляет 2 нм, причём пуриновые нуклеотиды занимают 3/5 этого расстояния, а пиримидиновые — 2/5. Глубина большой бороздки составляет 0,85 нм, а малой — 0,75 нм. При этом ширина большой бороздки достигает 1,2 нм, что приблизительно в два раза больше ширины малой бороздки (3).

Установлено, что понижение относительной влажности при добавлении неэлектролитов (например, этанола) способствует переходу ДНК из В формы в А-форму.

Это сопровождается изменением С2’-эндо конформации молекул дезоксирибозы на С3’-эндо конформацию. При этом плоскости азотистых оснований отклоняются от оси спирали примерно на 13. На один виток в этой форме приходится чуть меньше 11 нуклеотидных пар (4).

• A-ДНК, вид сбоку

• A-ДНК, вид с торца

Существенным отличием А-формы от В-формы является то, что в А-форме пары оснований сдвинуты к периферии спирали почти на половину её радиуса, в результате чего пространство вдоль оси оказывается пустым. Большая бороздка при этом становится глубже и уже, а малая бороздка оказывается шире и более плоской (5). ДНК может переходить в А-форму не только при пониженной относительной влажности, но и в составе гетеродуплекса с молекулами РНК, для которой А-форма оказывается более устойчивой из-за наличия дополнительной группы ОН- рибозы. Таким образом, в клетке А-форма ДНК всегда образуется во время транскрипции, обратной транскрипции и при отжиге РНК-праймеров в ходе репликации.

• Z-ДНК, вид сбоку

• Z-ДНК, вид с торца

Помимо В-формы и А-формы встречается также Z-форма (нижнее изображение) двуцепочечной ДНК. В отличие от первых двух, она представляет собой левозакрученную спираль с длиной витка 4,4 нм, на который приходится 12 нуклеотидных пар. В эту форму при понижении влажности или увеличении концентрации солей чаще всего переходят участки молекулы, богатые CpG-повторами. Наличие ДНК в Z-форме характерно для некоторых энхансеров (6, 7). Также Z-форма может образовываться за работающей РНК-полимеразой в результате отрицательной сверхспирализации молекулы.

Описаны также и другие формы организации двойной спирали ДНК — Н-форма, B’-форма, С-форма и D-форма. Однако они встречаются гораздо реже и играют менее значительную физиологическую роль.

На изображениях антипараллельные цепи окрашены серым и красным цветами. Сахарофосфатный остов имеет более темные оттенки.

Показать ссылки

Что такое генетическая память поколений?

Вот рождается человек, вырастает, и очень становится похож на какого-то родственника. И мы начинаем удивляться «вот не видел его никогда, а так похож». Это и есть генетическая память. Это то, что уже заложено в наших генах. А потом мы уже начинаем приобретать какую-то новую информацию и опыт.

Генетическая память – это то, что есть в нас еще до нашего рождения, это опыт прошлого, не наш опыт, который записан в нашем ДНК. Ученые предполагают, что генетическая память есть до рождения, в утробе матери и она передается ребенку в виде каких-то реакций, например, ребенок точно знает, как сосать грудь, она нужна для выживания и приспособления к жизни. Генетическая память, как правило, есть у детей до 2-х лет.

Если ребенок плавает под водой и поддерживать этот навык с самого рождения и развивать его, то потом можно его уже не учить плавать, он знает и осознает потом как это делать.

Проявление генетической памяти происходит во взрослом состоянии тогда, когда человек находится под гипнозом, в трансе, или во сне, когда выключатся сознание.

Иногда психологи предлагают такой сеанс арт-терапии как «утренние страницы». Вы еще толком не проснулись, а нужно взять листок и начать писать все, что пришло вам на ум. Не оценивая то, что вы пишите. Здесь ваше подсознание выдает вам что-то интересное …

И вот с 4 до 6 часов утра тоже бывают «вещие сны»… это вот об этом!

Геном микроорганизмов

Процесс самовоспроизведения, во время которого происходит копирование важных данных из одного источника на другой, называют репликацией. Результатом этого действия (свойственного в том числе и для клеток бактерий) является создание себе подобной структуры. Участниками репликации (репликонами) у прокариотов считаются:

• кольцевая молекула ДНК,
• плазмиды.

Нуклеотиды ДНК у клеток бактерий расположены в определенной последовательности. Такое строение позволяет выстроить порядок аминокислот в белке. В каждом гене содержится уникальное число и расстановка нуклеотидов.

Все свойства и особенности прокариот определены их комплексом генов (генотипом). Если вести речь о микроорганизмах, то для них генотип и геном являются практически синонимами.

Фенотип является результатом взаимодействия совокупности генов и условий обитания. Он находится в зависимости от конкретных условий окружающей среды, но контролируется непосредственно генотипом. Это обусловлено тем, что все возможные изменения уже определены набором генов, составляющим участок кольцевой молекулы ДНК.

Генотип может меняться не только в зависимости от влияния окружающей среды. К его модификации могут приводить различные мутации или перестановки генов в строении молекулы ДНК. Исходя из этого, выделяют ненаследственную (средовую) изменчивость и наследственную (модификационную) форму изменений генотипа. Если нуклеотиды в кольцевой молекуле ДНК перестроились или были частично утеряны под воздействием мутации, то такое строение будет необратимым. А когда «виновником» изменений становятся факторы окружающей среды, то с их устранением исчезнут и вновь приобретенные качества.

Бактериальная хромосома

Кольцевая молекула ДНК в клетках различных представителей класса бактерий отличается по размерам. Но имеет схожее строение, как и функции, во всех случаях.

1. Бактериальная хромосома у прокариотов всегда одна.
2. Она находится в цитоплазме.
3. Если в клетках у эукариотов молекула ДНК имеет линейное строение и считается более длинной (в ней имеется до 1010 пар оснований), то у бактерий она замкнута в кольцо. И еще бактериальная хромосома прокариот короче (5106 пар оснований).
4. В одной кольцевой молекуле ДНК находится информация обо всех нужных функциях для жизнедеятельности бактерий. Эти гены можно поделить на 10 групп (по принципу процессов, которые они контролируют в клетке). Можно отобразить данную классификацию в виде таблицы.

Вообще, одна хромосома способна нести в себе около 1000 известных генов.

Плазмиды

Трансмиссивные репликоны способны передаваться из одной клетки в другую. Они несут в своей кольцевой молекуле ДНК некоторые признаки, которые причисляют к категории фенотипических изменений:

• выработка устойчивости к антибиотикам;
• способность продуцировать колицины (белковые вещества, способные уничтожать микроорганизмы того же рода, что послужили источником их возникновения);
• переработка сложных органических веществ;
• синтез антибиотических веществ;
• способность проникать в организм и вызывать заболевания;
• возможность преодолевать защитные механизмы, размножаться и распространяться в организме;
• умение вырабатывать токсины.

Последние три «навыка» называют факторами патогенности, знания о которых содержит в себе кольцевая молекула ДНК плазмид. Именно благодаря этим факторам болезнетворные бактерии становятся опасными для человеческого организма.

Таким образом, кольцевая молекула ДНК, имеющаяся у всех прокариот, одна несет в себе целый комплекс навыков, полезных для их выживания и жизнедеятельности.

Уровни структурной организации

Изогнутая как спираль полинуклеотидная цепь – это первичная структура, которая имеет определенный качественный и количественный набор мононуклеотидов, связанных 3’,5’-фосфодиэфирной связью. Таким образом, каждая из цепей имеет 3’-конец (дезоксирибоза) и 5’-конец (фосфатный). Участки, которые содержат в себе генетическую информацию, названы структурными генами.

Двухспиральная молекула – это вторичная структура. Причем ее полинуклеотидные цепи антипараллельны и связываются водородными связями между комплементарными основаниями цепей. Установлено, что в каждом витке этой спирали содержится 10 нуклеотидных остатков, длина ее равняется 3,4 нм. Эту структуру поддерживают также Ван-дер-Ваальсовы силы взаимодействия, которые наблюдаются между основаниями одной цепи, включающие отталкивающие и притягивающие компоненты. Эти силы объясняются взаимодействием электронов в соседних атомах. Электростатическое взаимодействие также стабилизирует вторичную структуру. Оно возникает между заряженными положительно молекулами гистонов и заряженной отрицательно нитью ДНК.

Третичная структура – это намотка цепей ДНК на гистоны или суперспирализация. Описано пять видов гистонов: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4.

Укладка нуклеосом в хроматин – это четвертичная структура, поэтому молекула ДНК, имеющая длину несколько сантиметров, может складываться до 5 нм.

ДНК – это основа наследственности

Молекула ДНК действительно несет всю информацию обо всех факторах наследственности. Но вот о каких?

Впервые молекулу ДНК обнаружил в Швейцарии врач Фр. Мишераж в 1869 году. Произошло это совершенно неожиданно, он жил на берегу реки Рейна в Базеле, а эта река кишит лососями. Доктор практически ловил их руками, а дух исследователя животных клеток заставил заглянуть в молоку этих рыб.

Там он обнаружил неизвестное вещество и назвал его нуклеином. Он подумал о том, что это как-то связано с оплодотворением, но что передача информации идет именно с этим нуклеином в ядре, он так и не думал практически до конца жизни.

Спираль ДНК

Спираль ДНК, в которой и зашифрована вся информация о наследственности была открыта учеными Дж.Уотсоном и Ф.Криком в 1953 году. За это они получили Нобелевскую премию. Френсис Крик даже сказал, что они открыли «главную тайну жизни», он правильно сказал. В ДНК действительно записана вся нужная информация.

Молекула ДНК

1. Бделлоидные коловратки – это микроскопические животные, которые на протяжении 80 миллионов лет оставались исключительно самками. Они размножаются, заимствуя ДНК других животных.

2. Если бы вам пришлось ежедневно по 8 часов печатать по одному слову в секунду, вам бы потребовалось 50 лет, чтобы напечатать геном человека.

3. Осы бракониды вместо яда вводят своим жертвам вирус, который подавляет иммунную систему и позволяет паразитической личинке осы расти внутри жертвы. Ученые обнаружили, что этот вирус не похож ни на один другой вирус на Земле. Ему больше 100 миллионов лет, и он, судя по всему, слился с ДНК осы.

4. Если вы вдруг перенесете трансплантацию костного мозга, в ДНК вашей крови будет присутствовать ДНК донора, что в прошлом приводило к ложным арестам.

5. У родных братьев и сестер 50 % общих генов, как и у родителей с детьми.

6. ДНК повреждается около 1 миллиона раз за день в каждой клетке нашего тела. К счастью, у нашего организма существует сложная система ее восстановления. Если бы этого не было, это бы приводило к раку или гибели клеток.

7. Если дело касается беспозвоночных, то дождевые черви являются нашими ближайшими родственниками. У нас больше общего ДНК, чем с тараканами и даже осьминогами.

8. Согласно ученым, у четырех семей в Исландии обнаружено ДНК, встречающееся только у коренных американцев. Свидетельства указывают на то, что викинги привезли коренную американку обратно в Европу около 1000 лет назад.

9. На международной космической станции есть жесткий диск, названный «диск бессмертия«. Он содержит ДНК людей, таких как Лэнс Армстронг и Стивен Хокинг на случай всемирной катастрофы.

10. Брук Гринберг – девушка, которая всю жизнь выглядела, как ребенок, умерла в возрасте 20 лет. Ученые считают, что ее ДНК может стать ключом к биологическому бессмертию.

Строение

Итак, необходимо разобраться с тем, какое строение имеет молекула ДНК. Открытие ее структуры стало значимым событием, это привело к образованию молекулярной биологии – новой отрасли биохимии. ДНК в больших количествах находится в ядрах клеток, однако размеры и количество молекул зависят от вида организма. Установлено, что ядра клеток млекопитающих содержат много этих клеток, они распределены по хромосомам, их насчитывается 46.

Изучая строение ДНК, в 1924 году Фельген впервые установил ее локализацию. Доказательства, полученные в ходе экспериментов, показали, что ДНК находится в митохондриях (1-2%). В других местах эти молекулы могут находиться при вирусной инфекции, в базальных тельцах, а также в яйцеклетках некоторых животных. Известно, что чем сложнее организм, тем масса ДНК больше. Количество молекул, находящихся в клетке, зависит от функции и составляет обычно 1-10%. Меньше всего их находится в миоцитах (0,2%), больше – в половых клетках (60%).

Строение ДНК показало, что в хромосомах высших организмов они связаны с простыми белками – альбуминами, гистонами и прочими, которые все вместе образуют ДНП (дезоксирибонуклеопротеид). Обычно большая молекула нестойкая, и для того чтобы она оставалась целой и неизменной в ходе эволюции, создана так называемая репарирующая система, которая состоит из ферментов – лигаз и нуклеаз, отвечающих за «ремонт» молекулы.

Как выглядит ДНК?

Физически ДНК представляет собой химическое вещество в форме извилистой «лестницы», известной так же как «двойная спираль». Эта лестница состоит из «ступенек» и сахарно-фосфатных «боковых перил».

Ступени ее состоят из пар химических оснований: аденина, тимина, цитозина и гуанина. Сокращенно A, T, C и G, соответственно

Важно отметить, что аденин (A) соединяется только с тимином (T). А цитозин (C) только с гуанином (G)

Только пары A — T или C — G работают как перекладины между двумя боковыми поручнями.

Двойная спираль ДНК, состоящая из нуклеотидных «ступенек» и сахарно-фосфатных «боковых звеньев». Из открытых источников.

Структура лестницы ДНК естественным образом скручивает ее в форму двойной спирали. И такая лестничная молекула может иметь довольно большие размеры. В человеческой клетке, например, количество звеньев пар оснований превышает три миллиарда! А общая длина молекулы составляет около 2 метров! Однако есть нюанс. В многоклеточных организмах, таких как человек, ДНК не является одной двухметровой цепочкой. Она разделена и плотно упакована в 23 пары хромосом, которые имеет каждая клетка.

Молекула ДНК

Тату ДНК не предполагает наличие большого количества деталей. Как бы ее не рисовали, она остается лаконичной. При этом не лишенной изысканности. Обычно на такую татуировку решаются люди, которые в теме. Например, научные работники в области генной инженерии, биологии, химии. И предпочитают они монохромное изображение. Дают понять, что для них это ни сколько украшение, а возможность обозначения принадлежности к определенному кругу людей.

Более романтичные особы из этой среды не чураются цветных изображений. Это говорит о наличии разносторонних интересов, об общительности. То есть им не чуждо все человеческое, только они искренне верят в новые открытия, готовы служить науке с полной самоотдачей.

Тату цепи ДНК давно отвоевало свое место в тату-культуре. Определенные слои населения продолжают украшать тело рисунком молекулы. По виду и существу образ макромолекулы позитивный. Обладателю татуировки он может нести только положительные эмоции. Эзотерической функции она, скорее всего, не выполняет.

История открытия ДНК

Строение и функции ДНК были открыты Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком, им даже была вручена Нобелевская премия в 1962 году.

Но впервые обнаружил нуклеиновые кислоты швейцарский ученый Фридрих Иоганн Мишер, работавший в Германии. В 1869 году он изучал животные клетки – лейкоциты. Для их получения использовал повязки с гноем, достававшиеся ему из больниц. Из гноя Мишер вымывал лейкоциты, а из них выделял белок. В ходе этих исследований ученому удалось установить, что в лейкоцитах кроме белков имеется еще что-то, какое-то неизвестное на тот момент вещество. Оно представляло собой нитевидный или хлопьевидный осадок, который выделялся, если создать кислую среду. Осадок сразу растворялся при добавлении щелочи.

Ученый с помощью микроскопа обнаружил, что при отмывании лейкоцитов с помощью соляной кислоты от клеток остаются ядра. Тогда он сделал заключение, что в ядре есть неизвестное вещество, названное им нуклеином (слово nucleus в переводе означает ядро).

Проведя химический анализ, Мишер выяснил, что новое вещество в своем составе имеет углерод, водород, кислород и фосфор. В то время фосфорорганических соединений было известно немного, поэтому Фридрих решил, что обнаружил новый класс соединений, находящихся в ядре клетки.

Таким образом, в XIX веке было открыто существование нуклеиновых кислот. Однако в то время никто не мог даже подумать о том, какая важная роль им принадлежит.

Следы ДНК перелетают по воздуху

Ученые университета Флиндерса провели эксперимент — возле нескольких столов сотрудников расставили специальные плашки для сбора частиц ДНК

Важное условие эксперимента — к плашкам никто не должен был прикасаться. Все они находились на расстоянии друг от друга от 1,5 до 5 метров

Их оставляли так стоять на разное время — от 1 дня до 1,5 пяти месяцев. Подробная информация об исследовании опубликована Forensic Science International: Genetics.

Несмотря на то, что к плашкам не прикасались, в них обнаружили ДНК людей, которые работали рядом с ними. Как не сложно догадаться, чем дольше плашка находилась рядом с рабочим столом, тем больше частиц ДНК в ней было обнаружено. А вот в плане расстояния результат оказался неожиданным. Больше всего частиц ДНК было обнаружено в плашках, которые находились на расстоянии двух метров, то есть в них больше было частиц, чем в тех плашках, которые находились ближе к рабочим столам сотрудников. А когда расстояние от рабочего стола до плашек составляло более пяти метров, ДНК в них почти вообще не было.

Частицы ДНК способны перелетать с потоками воздуха в помещении на расстояния в 4-5 метров

То, что в самых отдаленных плашках не оказалось ДНК, не удивительно — частицы просто не долетают до них. Что касается близко расположенных плашек, на расстоянии всего полуметра, малое количество ДНК в них можно объяснить тем, что частицы такое расстояние чаще всего перелетают. Но почему ДНК вообще способно перелетать по воздуху? Связано это с тем, что мы постоянно сбрасываем какое-то количество частиц с отмершими клетками эпидермиса, выдыхаем из легких с парами и т.д. Как известно, обычная домашняя пыль в основном состоит из отмерших частиц нашей кожи. Поэтому не удивительно, что и ДНК может перелетать определенные расстояния.

Эту особенность криминалисты также должны учитывать — ДНК-след с одной стороны может служить доказательством, а с другой — просто мусором, который мешает увидеть истинную картину.

Расшифровка ДНК

Расшифровка ДНК клетки это большое и дорогостоящее исследование всех известных человеческих генов. А после завершения исследовательского проекта «Геном человека» это порядка 25 тысяч генов. И хоть расшифровка значительно подешевела, и за прошедший десяток лет упала со ста тысяч долларов до двух тысяч на одного человека, далеко не каждому это покажется приемлемой ценой.

Для удешевления медицинских и генетических исследований всю расшифровку генома разделили тематически. Так стали появляться различные тестирования, по этому принципу они и планируются – выборка генов отвечающих за интересующие тематику исследования процессы.