Что такое днк простыми словами. Какие возможности дает изменение алфавита днк?

Что такое днк простыми словами. Какие возможности дает изменение алфавита днк?

У всего живого на земле - от бактерий до человека - одинаковые нуклеотиды в днк. Точнее, они были такими - до прошлого года, когда ученые совершили научный прорыв и смогли добавить в генетический алфавит две новые буквы.

На протяжении всей человеческой истории люди, еще ничего не зная о днк и механизмах наследственности, меняли гены культурных растений и домашних животных, подвергая их действию искусственного отбора, селекции. В 1973 году был получен первый трансгенный организм: ученые научились напрямую переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Герберт бойер из калифорнийского университета в Сан-франциско и Стэнли Коэн из стэнфорда создали кишечную палочку с геном устойчивости к определенному антибиотику. Но полученные в ходе экспериментов по генной инженерии формы жизни ничем принципиально не отличались от тех, которые и так существуют в природе. Все тот же генетический код и все тот же "Алфавит" в молекуле днк, просто другая последовательность "букв".

1 (аминокислота).
В 2001 году в лаборатории питера Шульца была получена бактерия, умеющая использовать новую аминокислоту - L - метокситирозин, которую не использует ни один живой организм в природе. Таким образом, эта бактерия имела новый генетический код. Но и здесь алфавит днк по-прежнему не менялся.

В 2008 году группа ученых под руководством Крейга вентера создала синтетическую молекулу днк. Они использовали химический синтез днк "с Нуля", после чего синтезированную днк вставили в модельную бактерию. Полученная бактерия успешно жила и размножалась, а также перестроилась в соответствии с новыми генетическими инструкциями. Но хотя это был важный технологический прорыв, искусственная днк ничем не отличалась от обычной. Разве что в ее некодирующей части были записаны имена авторов исследования и цитаты знаменитых ученых.

2 (буквы).
В 2014 году в журнале Nature вышла работа группы ученых под руководством Флойда ромсберга из института скриппса в Ла- хойе (Калифорния), которую два самых известных научных журнала - Nature и Science - признали научным достижением года. Ученые впервые на практике показали, что даже генетический алфавит, считавшийся фундаментальным и универсальным свойством жизни, можно изменить: они создали молекулу днк, состоящую не из четырех типов нуклеотидов. Помимо обычных пар а - Т и G - с, в новой днк есть еще одна пара d5SICS-Dnam.

Впрочем, кишечная палочка, в которую ввели такую днк, не умеет сама производить новые типы нуклеотидов, и ее приходится "Подкармливать", добавляя их в питательную среду. Тем не менее днк с новыми нуклеотидами может передаваться из поколения в поколение, хотя пока что она "Холостая" (с нее не считывается РНК, и она не кодирует никаких белков) - но ведь это только начало.

152 (аминокислоты).
Три нуклеотида и четыре буквы алфавита днк позволяют получить 64 кодона (тройки нуклеотидов, кодирующие аминокислоты) - потенциально 64 аминокислоты. Но на практике генетический код "Вырожденный": одна и та же аминокислота кодируется несколькими разными кодонами, поэтому в стандартном генетическом коде всего 20 аминокислот. Шесть букв алфавита днк дают 216 кодонов (с учетом вырожденности - 172 аминокислоты. Зачем нам столько? Ответ прост. Таким образом, если мы припишем кодону новую аминокислоту, то мы изменим сразу множество белков, и обычный организм может не пережить подобного вмешательства в свой генетический аппарат. Внимание! Только в том случае, если же мы возьмем один ген и вставим в него новую нуклеотидную пару, то получим уникальный кодон, кодирующий свою уникальную аминокислоту, а все остальные гены это не затронет. Такая схема дает принципиально новые возможности для генной инженерии и создания широчайшего разнообразия новых белков с новым аминокислотным составом.

Профессор Флойд ромсберг, руководитель лаборатории химической биологии и биофизики отделения химии института скриппса в Ла- хойе (Калифорния:
"Расширение генетического кода может иметь множество интересных применений, начиная от новых лекарств до новых отраслей нанотехнологии. В принципе, мы могли бы закодировать новые белки, сделанные из новых, не существующих в природе аминокислот. Это предоставляет гораздо более широкие возможности в создании белков с нужными свойствами для использования в химии, медицине и диагностике. Кроме того, возможны и другие применения, такие как создание наноматериалов".

Две новые буквы.

В основе передачи наследственной информации у любых живых организмов, будь то люди, муравьи, растения, грибы или бактерии, лежит двухцепочечная молекула днк. Каждая цепочка представляет собой полимер из четырех типов мономеров: нуклеотидов аденина (A), Тимина (T), цитозина (C) и гуанина (G. в двойной спирали нуклеотид а всегда стоит напротив Т, а G напротив C (это свойство называется комплементарностью. Благодаря этому молекула днк может размножаться: двойная спираль расплетается на две одинарные, и к каждой достраивается еще одна, нуклеотид за нуклеотидом - в соответствии с вышеупомянутым зеркальным принципом. В результате мы две одинаковые двухцепочечные молекулы днк получаем. В "Расширенном Варианте" алфавита днк нуклеотидов не две пары, а три.

Автор - научный сотрудник сектора молекулярной эволюции института проблем передачи информации ран.

Что такое днк и рнк простыми словами. Что такое ДНК человека простыми словами

О ДНК не понаслышке знает каждый человек, который учил в школе биологию или смотрел какие-либо фильмы и сериалы, в которых главные герои часто проходят генетический тест. Однако многие так и не могут понять, что же на самом деле собой представляет загадочное вещество ДНК.

ДНК — это сокращенная аббревиатура названия кислоты, которая находится в хромосомной клетке человека. Научное название выглядит так —дезоксирибонуклеиновая кислота. Сокращение пошло от трех составляющих этого вещества: Дезоксирибо Нуклеиновая Кислота.

Казалось бы, что важного в обычной кислоте и почему о ней так много говорят? Дело в том, что в веществе хранится генетическая информация (код), в которой заложены данные человека. Именно благодаря ДНК у каждого индивида определенное телосложение, цвет глаз и волос, а также характеристика. Во время деления клеток кислота обеспечивает правильную подачу и считывание информации.

Фото: В чем разница

Интересует строение ДНК? Если посмотрите на кислоту под микроскопом, увидите длинную волнообразную кривую с перекрытиями. Она состоит из нескольких нуклеотидов, которые соединяются цепями, а затем закручиваются в спирали. Если одну такую волну раскрутить, ее длина будет такой же, как и рост среднестатистического мужчины — приблизительно 1 м 80 см.

ДНК содержится в ядре абсолютно каждой клетки человека, причем по своему составу она идентичная. Она структурируется в 46 хромосомах, которые несут генетический код.

ДНК каждого человека уникальна. Абсолютно идентичной по составу она может быть только у однояйцевых близнецов.

Фото: Популярная механика

Молекула ДНК может повреждаться. Зачастую это случается из-за воздействия агрессивных веществ:

• радиации;
• окисляющих веществ.

ДНК, расшифровка которой не слишком простая, — это важный «кирпич», из которого построен организм человека. На его основе ученые в ближайшем будущем собираются «вырастить» целого индивида. Однако удастся им это или нет — покажет время.

Днк, что это такое простыми словами. Каково строение молекулы ДНК?

Прежде всего, рассмотрим, что представляет собой ДНК. ДНК – это очень длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов. Имеется 4 вида нуклеотидов – это аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Цепочка нуклеотидов схематически выглядит следующим образом: ГГААТЦТААГ.… Вот такая последовательность нуклеотидов и есть цепочка ДНК.Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком.В одной молекуле ДНК имеется две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга. Как же эти нуклеотидные цепочки держатся рядом и закручиваются в спираль? Данный феномен обусловлен свойством комплементарности. Комплементарность означает, что друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные). Так, напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина всегда только цитозин. Таким образом, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.Схематически можно изобразить следующим образом: Г — Ц Т — А Т — А Ц — Г Эти комплементарные пары А — Т и Г — Ц образуют химическую связь между нуклеотидами пары, причем связьмежду Г и Ц более прочная чем между А и Т. Связь образуется строго между комплементарными основаниями, то есть образование связи между не комплементарными Г и А – невозможно. 

«упаковка» днк, как цепочка днк становится хромосомой?

почему же эти нуклеотидные цепочки днк еще и закручиваются вокруг друг друга? зачем это нужно? дело в том, что количество нуклеотидов огромно и нужно очень много места, чтобы разместить такие длинные цепочки. по этой причине происходит спиральное закручивание двух нитей днк вокруг друга. данное явление носит название спирализации. в результате спирализации цепочки днк укорачиваются в 5-6 раз.некоторые молекулы днк активно используются организмом, а другие используются редко. такие редко используемые молекулы днк помимо спирализации подвергается еще более компактной «упаковке». такая компактная упаковка называется суперспирализацией и укорачивает нить днк в 25-30 раз!

Как происходит упаковка спиралей ДНК?

Для суперспирализации используются гистоновые, которые имеют вид и структуру стержня или катушки для ниток. На эти «катушки» - гистоновые белки наматываются спирализованные нити ДНК. Таким образом, длинная нить становится очень компактно упакованной и занимает очень мало места.При необходимости использовать ту или иную молекулу ДНК происходит процесс «раскручивания», то есть нить ДНК «сматывается» с «катушки» - гистонового белка (если была на нее накручена) и раскручивается из спирали в две параллельные цепи. А когда молекула ДНК находится в таком раскрученном состоянии, то с нее можно считать необходимую генетическую информацию. Причем считывание генетической информации происходит только с раскрученных нитей ДНК!Совокупность суперспирализованных хромосом называется гетерохроматин , а хромосом, доступных для считывания информации – эухроматин .

Репликация днк простыми словами. Репликация ДНК. Что такое репликация днк? Механизм репликации днк. Этапы репликации днк. Стадии репликации днк.

Поскольку ДНК является молекулой наследственности, то для реализации этого качества она должна точно копировать саму себя и таким образом сохранять всю имеющуюся в исходной молекуле ДНК информацию в виде определенной последовательности нуклеотидов. Это обеспечивается за счет особого процесса, предшествующего делению любой клетки ррганизма, который называется репликацией ДНК .

Суть репликации днк заключается в том, что специальный фермент разрывает слабые водородные связи, которые соединяют между собой нуклеотиды двух цепей. В результате цепи ДНК разъединяются, и из каждой цепи «торчат» свободные азотистые основания (возникновение так называемой вилки репликации). Особый фермент ДНК-полимераза начинает двигаться вдоль свободной цепи ДНК от 5'- к З'-концу (лидирующая цепь), помогая присоединиться свободным нуклеотидам, постоянно синтезируемым в клетке, к З'-концу вновь синтезируемой цепи ДНК. На второй нити ДНК (отстающая нить) новая ДНК образуется в виде небольших сегментов, состоящих из 1000—2000 нуклеотидов ( фрагменты Оказаки ).

Что такое днк и рнк. Что такое ДНК простыми словами?

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота — это уровень организации живой природы. В каждом растении, животном и человеке имеются три вида макромолекул: ДНК, РНК и белки. В ДНК хранится вся генетическая информация и информация о строении двух других макромолекул. Роль ДНК в передаче наследственной информации можно сравнить с ролью чертежа или кода, на котором базируются основные данные об организме. Данная макромолекула определяет генетический набор признаков, изменчивость и развитие организма.

Открытие дезоксирибонуклеиновых кислот

Открытие дезоксирибонуклеиновых кислот Уотсоном и Криком датируется 1953 годом. Эти ученые, исследуя, что такое ДНК, предложили структуру молекулы в виде двойной спирали. Их гипотеза была позднее подтверждена, а самим ученым вручили в 1962 году Нобелевскую премию по медицине. Эти исследования и открытия стали возможны благодаря работам других ученых, трудившихся ранее над этой проблемой.

Первые исследования в этой области принадлежат Иоганну Мишеру, выделившему в 1869 году ДНК как отдельную структуру. Изначально ДНК получило название нуклеиновая кислота. Структура ДНК считалась слишком простой, чтобы хранить генетическую информацию, и ей приписали свойство хранения запасов фосфора в организме . Дальнейшие исследования ученых разных стран привели к мысли о сложнейшей структуре ДНК и о ее главной роли в передаче наследственной информации. Современные изыскания ведутся по пути исследования точного состава ДНК, ее структуры, возможности изменений и мутаций.

Строение дезоксирибонуклеиновой кислоты

Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты настолько сложна, что ученые до сих пор продолжают изучать, что такое ДНК, и делать открытия в этой области. ДНК — это макромолекула, состоящая из нуклеотидов, объединенных в полинуклеотидные цепочки. Эти цепи соединяются с помощью водородных связей попарно и закручиваются по спирали, зачастую вправо. Кроме некоторых вирусов, ДНК всех живых организмов имеют двуспиральную структуру.

Каждая цепочка ДНК представляет собой чередование сахаров и фосфатов. Для ДНК характерен ряд оснований:

• гуанин;
• тимин;
• цитозин;
• аденин.

Виды нуклеотидов, находящиеся на одной цепи, объединяются с конкретными основаниями на другой цепи. Такие связи оснований называют комплементарными и подразумевают точное отражение информации одной цепи в другой.

Типы нуклеотидов ДНК и РНК

Молекула нуклеотидов в ДНК и РНК состоит из таких частей:

• азотистое основание (тимин, гуанин, цитозин и аденин);
• фосфорная кислота;
• пятиуглеродный сахар.

Нуклеотидный сахар состоит из пяти углеродных атомов, образуя пентозу. Вид пентозы, из которого состоит нуклеотид, определяет вид нуклеиновой кислоты:

1. Рибонуклеиновая кислота — РНК, если пентоза состоит из рибозы.
2. Дезоксирибонуклеиновая кислота. Каждый нуклеотид дезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК обязательно содержит дезоксирибозу. В отличие от рибозы дезоксирибоза содержит на один атом кислорода меньше.

Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?

Чтобы образовалась цепь ДНК из нуклеотидов, необходима реакция конденсации. В процессе этой реакции углерод остатка сахара одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты другого вступают в сложную связь, образуя неразветвленные полинуклеотидные цепочки. Структура ДНК состоит из ряда таких нуклеотидных цепей. Между нуклеотидами образуются прочные фосфодиэфирные мостики, уменьшающие риск появления проблем в структуре нуклеотидов.

Что такое днк человека. Что такое ДНК?

Все живые организмы имеют генетический код, в котором заключена информация о прошлом, гены всех предков. А точнее о строении скелета, мышцах, количестве конечностей, глаз, органов обоняния, половая принадлежность. Закодированная информация хранится в ДНК человека в виде определенного набора нуклеотидов.

Главным элементом которых являются азотистые основания:

• Аденин
• Тимин
• Гуанин
• Цитозин

В ДНК содержится две нити нуклеотидов, которые соединены между собой водородными связями. Эти нити закручены в спираль, как правило в правую сторону. В таком виде дезоксирибонуклеиновая кислота известна нам с Вами из кино и интернета.

Природа — это единый организм , в котором все взаимосвязано. Эволюция видов оставила свои ощутимые следы в ДНК человека. Известный факт, что наше ДНК имеет около 7-10% фрагментов, схожих с вирусами. А ДНК шимпанзе и вовсе на 95% идентичны с человеческой. Человек имеет много рудиментарных особенностей старения организма, доставшихся от других видов. Например, копчик, является эволюционным формированием хвоста. Изменения в ДНК происходили из поколения в поколение. В итоге мы имеет сегодняшнее обличие человека разумного.

”Никто не предложил никакого иного объяснения тому непостижимому обстоятельству, что на ранних стадиях эмбрионы человека, собаки, тюленя, летучей мыши, ящерицы и т. п. практически неотличимы друг от друга.”  Чарльз Дарвин

ДНК имеет одну очень важную особенность — это способность к репликации. Другими словами, копировать себя полностью и переносить в следующее поколение. Иногда в процессе копирования в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты происходит сбой — мутация. Одно азотистое основание меняется на другое. В ходе таких изменений в ДНК происходит эволюция приводящая к вымиранию вида или его доминантности. Существуют и абсолютно разрушительные мутации, такие как трисомии (самая известная синдром Дауна), моносомии, микроделеции и т.д.

Оставшиеся 1-3% процента из всего генома делают нас уникальными . Поэтому мы различаемся внешне, имеем разные предрасположенности, способности. ДНК лаборатории , проводя тесты на отцовство и родство, спортивные данные, исследуют те самые уникальные маркеры. Мировым сообществом ученых считается априорная вероятность отцовства между мужчиной и ребёнком одной россы равная 50%. И чем выше отклонение в большую сторону от 50%, тем выше индекс отцовства, а, следовательно, и вероятность биологического отцовства.

В ДНК заключены все тайны генома человека . Долгая и здоровая жизнь , запредельные физические и умственные возможности – все это в нашем ДНК. Раскрыть секреты этого невероятного природного кода является одной из важнейших задач человечества.