Днк что это простыми словами
Как работает ДНК? Популярно объясняем азы генетики!
С появлением первых «ГМО-детей» в Китае и вообще потоком новостей о редактировании ДНК стало ясно, что разбираться в генетике жизненно важно каждому из нас. «Лаба» начинает серию простых гайдов, чтобы разобраться в этой науке. А то как-то совсем тревожно.
Что такое ДНК?
ДНК имеет двухцепочечную структуру, где каждая цепочка представляет собой последовательность нуклеотидов: аденина, тимина, цитозина и гуанина. Нуклеотиды работают как небольшие «магнитики», которые сцепляют эти две цепочки водородными связями. Аденин соединяется только с тимином, а цитозин – с гуанином.
Длина ДНК обычно измеряется в числе пар нуклеотидов. У человека их около 3 миллиардов. ДНК человека сохраняется в ядре любой человеческой клетки в виде набора из 23 пар (в норме) хромосом.
И для чего нужна ДНК?
Так, не торопитесь. Что такое РНК?
РНК (рибонуклеиновая кислота) – это одноцепочечная последовательность, которая может выполнять совершенно разные задачи. РНК – своего рода зеркальное отражение ДНК. Если в ДНК на одном месте стоит гуанин, то в РНК на том же месте будет цитозин, и наоборот. Помните: нуклеотиды похожи на магнитики и соединяются только по парам.
Тем же самым зеркальным образом в РНК сохраняется та информация, что есть в ДНК.
А РНК чем занимается?
ДНК находится в ядре клетки, в специальных упаковках-хромосомах. А вот основная работа по синтезу белков происходит в цитоплазме клетки, где белки собирает специальная «машинка» – рибосома. Она связана с РНК.
Говоря по-простому, дело обстоит так. Белок расплетает ДНК, копирует информацию на РНК (зеркальным образом), а РНК доставляет информацию рибосоме.
В процессе этой доставки («процессинга») РНК проходит через целую последовательность преобразований, в частности, из нее вырезается информация, которая рибосоме не нужна.
Рибосома двигается по РНК по ней, шаг за шагом расшифровывая генетический код, строит из подходящих аминокислот новые белки. Этот процесс называется трансляцией.
Зачем нужны белки?
Для того, чтобы клетка жила.
Некоторые белки поддерживают метаболизм клетки. Другие – вновь расплетают ДНК, строят РНК и доставляют информацию рибосоме. Третьи – организуют и реализуют деление клетки. Основную работу внутри клетки делают именно белки.
Белки – это как раз программы, которые автоматически загружаются с харддиска и обрабатывают полученные данные.
Хорошо, а гены и ДНК – это не одно и то же?
Гены – часть цепочки ДНК. Это специальным образом оформленные – с концом и началом – отрезки цепочки, в которых закодированы белки и РНК. Внутри каждого гена находится особая последовательность нуклеотидов (например, ген CCR5 состоит 339 нуклеотидов).
Все гены, кодирующие белки, составляют около 2% ДНК. Еще 1% генов отвечают за кодирование РНК. А около 80% генов внутри ДНК выполняют вспомогательные функции, в частности, упаковки ДНК в ядре. Функции почти 20% ДНК в настоящее время неясны.
Внутри гена есть генетический код, правильно?
Да. Чтобы нормально синтезировать нужный белок и запустить его работу, информацию из ДНК надо доставить рибосоме, которая непосредственно занимается сборкой. Рибосома собирает белки из 20 аминокислот, а в ДНК только четыре нуклеотида.
Четырьмя нуклеотидами невозможно закодировать все 20 аминокислот – не хватает вариантов. Как же быть?
Спасает в этой ситуации как раз тот самый генетический код. Точнее, процесс кодирования с помощью нуклеотидов, выстроенных в определенную последовательность. Аминокислота кодируется последовательностью из трех нуклеотидов в гене. Это позволяет «запрограммировать» не только 20, а 64 аминокислоты (в природе столько не нужно, так ученые уже пытаются понять, что еще могут делать аминокислоты)!
Так как можно «запрограммировать» белок?
Рибосома сдвигает по РНК считывающую рамку. Когда она считывает старт-кодон (это фиксированный набор из трех аминокислот, который дает команду: «Начало»), начинается считывание информации, необходимой для синтеза белка.
Рамка сдвигается – всегда на три нуклеотида – и рибосома поэтапно присоединяет нужную аминокислоту. Когда рамка считывает стоп-кодон, синтез завершается.
Если при всей этой довольно сложной (и потому не самой надежной) процедуре будет потерян хотя бы один нуклеотид, рамка сдвинется неправильно и все последующие аминокислоты будут считаны неверно. Белок в таких условиях либо не удастся построить, либо он так изменится, что перестанет выполнять свои функции.
Описанная выше работа генетического кода – одно из древнейших изобретений эволюции, он работает практически одинаково как у человека, так и у бактерии.
Чем ген отличается от генома?
Геном – это весь наследственный материал организма, который содержит 3,1 млрд пар нуклеотидов.
Как редактируют ДНК?
Об этом мы совсем скоро напишем отдельный гайд. Все-таки процесс не самый простой, а вы, наверное, уже устали читать. Попробуем объяснить основную идею редактирования ДНК.
Раз уж мы знаем, где на «харддиске» человеческой клетки хранится кодирующая белки и РНК информация, давайте мы ее немного поправим! Это позволит изменить всю работу клеток и всего организма. Но на этом пути очень много опасностей. О каких-то мы уже знаем, другие невозможно вычислить. По крайней мере, пока.
Узнать больше
Следите за обновлениями курса «Это все плохие гены!» Скоро здесь будет еще больше материалов, которые, как мы надеемся, позволят вам лучше понимать, что именно делают с нашей ДНК ученые (и хорошо ли это).
Что такое ДНК, или почему каждый из нас наполовину банан
Эту аббревиатуру мы слышим довольно часто, но мало кто пытается вникнуть и понять, что же такое ДНК. ДНК расшифровывается как дезоксирибонуклеиновая кислота, но понимания это особо не прибавляет. Будем разбираться дальше.
ДНК – это полимерная молекула. С точки зрения химии – это двойная спираль, которая складывается из нескольких блоков нуклеотидов, повторяющихся много-много раз. А две спирали связаны между собой водородными связями. На самом деле ДНК отнесли к разряду молекул только лишь для удобства, поскольку она во много раз больше стандартных молекул.
Существует всего 4 вида нуклеотидов: аденин, тимин, гуанин, цитозин. И именно в их последовательности и зашифрована генетическая «инструкция» для развития живого организма, то есть вся генетическая информация. Именно молекула ДНК сообщает каждой клетке нашего организма, какие белки и в каком количестве необходимо производить.
Цепочки ДНК закручиваются в спирали тоже неспроста. Это помогает уменьшить длину спирали в 5-6 раз, чтобы более компактно «упаковать» всю генетическую информацию. Ученые подсчитали, что если раскрутить спирали ДНК, то они растянутся на 16 млрд километров (это расстояние от Земли до Плутона и обратно). А если кто-то захочет напечатать геном человека, то на это уйдет 50 лет, если непрерывно набирать текст на компьютере по 8 часов каждый день.
В 99.9% ДНК всех людей на планете одинаковы, а наши различия обусловлены только 0,1%! Удивительно, не так ли? На этом примере очень хорошо понятно, какое огромное количество информации заложено в ДНК, если даже 0,1% отвечает за такое огромное количество различий между всеми людьми на планете. Да что там с людьми. Это покажется комичным, но 50% человеческого ДНК полностью схожа с ДНК банана, а число генов у человека ненамного больше генов у круглого червя.
Разумеется, одна, пусть даже очень большая двойная спираль, не может вместить в себя всю генетическую информацию о человеческом организме. Именно поэтому цепочки составляют пару, которая внешне напоминает букву «Х». Уникальная последовательность из нуклеотидов в одной из двух спиралей ДНК называется геном. Если даже незначительно изменить последовательность в нем, то ген будет поврежден или разрушен, в результате у человека может возникнуть генетическое заболевание.
Расшифровка ДНК-анализа
Насколько точна расшифровка генома ДНК, и можно ли ей доверять? Какие виды тестирования может предложить современный рынок медицинских услуг? Зачем это обычному человеку, и какая от этого польза? Анализ, ДНК, расшифровка: попробуем подробно ответить на эти и другие вопросы в этой статье. 
ДНК экспертиза: определение и описание
ДНК экспертиза это выявление индивидуальных особенностей организма человека путем расшифровки его генетического кода. На сегодняшний день на рынке услуг по ДНК тестированию предлагается несколько основных тестов, которые широко применяются в медицине, спорте и криминалистике:
Как расшифровывают результаты ДНК-теста
ДНК тест, расшифровка и экспертиза генома проходит в несколько основные стадии:
Достоверность теста
ДНК-тестирования это высокоточная методика изучения микромира организма и микропроцессов в нём. Расшифровка теста происходит на основе генетической базы, над пополнением которой работают многие мировые ученые и институты. Более точных методик диагностики по направления, которые предлагают разные варианты тестирования, на сегодняшний день нет.
На отцовство: индекс
ДНК-тестирование на отцовство это одно из самых известных в обществе исследований, вызывающее наибольший общественный резонанс. Результаты такое исследования имеют юридическую силу и являются достаточным основанием для принятия решения в судебном порядке. В чем же заключается суть тестирования?
Несомненно, многие знают, что спираль ДНК человека имеет двойную структуру. Так, часть генотипа ребенок заимствует от матери, а часть от отца. Сравнение аллелей (различных форм одного и того же гена) ребенка и отца (и в некоторых случаях матери) может подтвердить вероятность отцовства с точностью до 99,99%. Считается, что 100% результат не возможен, поскольку всегда есть вероятность наличия у потенциального отца близнеца. Опровергается же отцовство стопроцентно.
Основной показатель, по которым вычисляется родственная связь, называется «индексом отцовства». Не углубляясь в сложные термины, в общих чертах это показатель того, насколько аллели ребенка и потенциального отца схожи в различных областях генокода.
Для стандартизации результатов и исключения возможных ошибок расшифровки теста на отцовство, международная организация идентификации человека установила следующие пороговые значения для определения отцовства:
На родство
В последние году всё большую популярность обретает тестирование на определение национальности. И речь тут не только в стремлении людей к самоидентификации: кому-то это необходимо для переезда в другую страну и получения гражданства, а кто-то хочет восстановить свое родовое древо и имеет представление о своих предках.
Зачастую результаты удивляют и имеют мало общего с тем, что представлял себе клиент до их получения. Порой результаты исследований таковы, что и вовсе могут сильно изменить отношение человека к другим народностям, и расширить понимание глубокой взаимосвязи между всеми людьми.
Так же, тестирование можно провести без согласия тестируемого и предоставить ему результаты в качестве оригинального подарка.
Врожденные заболевания
Избежать многих рисков и продлить свою жизнь может помочь своевременное исследование на врожденные заболевания и предрасположенности к таковым. Предупрежден – значит вооружен. И это полностью характеризует всю пользу подобного анализа. На сегодняшний день специалисты способны выявить до 6000 различных вирусов и инфекций, а так же определить генетическую предрасположенность к самым опасным заболеваниям современности.
Стоимость исследования
Сколько стоит ДНК-анализ? Стоимость тестирования, как и сроки его проведения, зависит от многих факторов: от самого вида теста до объемов расшифровываемых данных (цена расшифровки) и ценовой политики конкретной лаборатории. По сути, цена складывается почти так же, как и сроки проведения исследований, что описано далее в данной статье. В среднем цена может колебаться от нескольких до десятков тысяч рублей.
Кто оплачивает
На сегодняшний день, в РФ нет государственных программ, проектов и благотворительных фондов, которые могут оплатить ДНК-анализ за вас. Единственная такая возможность возникает, если суд сам решает, что необходимо его проведение. В таком случае анализ оплачивается из областного бюджета.
Сроки
Сроки проведения исследований и получения готового результата зависят они нескольких факторов, и оговариваются индивидуально:
В среднем на проведение исследований и оформления их в готовый документ со всеми сопутствующими рекомендациями уходит 3-4 недели. Но, в зависимости от факторов выше, точные сроки оговариваются индивидуально.
Что нужно для анализа
Провести тестирование можно на любом образце тканей человека, но самым простым и распространённым способом получения биоматериала для исследований является забор слюны в ротовой полости клиента. Забор можно произвести самостоятельно в домашних условиях с помощью обычной ватной палочки. Во избежание возможных ошибок при анализе необходимо соблюдать стерильность образца: ватную палочку для сбора слюны лучше всего взять новую из только что распакованной упаковки, конверт для пересылки и хранения образца не должен быть полиэтиленовым или с полиэтиленовыми вставками.
Проведение процедуры
Проведение процедуры анализа, заказанного в нашей клинике, происходит по соответствующей лицензии в стерильной лаборатории, оборудованной новейшей техникой. Открылась наша лаборатория относительно недавно (в 2018 году) и предоставляет самые современные услуги по ДНК-тестирования, доступные на сегодняшний день для мировой практики.
Расшифровка
Наибольший период от всего затраченного на тестирование времени занимает расшифровка результатов. Поскольку речь идет об исследовании микроструктур, что уже осложняет процесс изучения образца, интересующие врачей гены подкрашиваются флуоресцентной краской, а после облучаются направленным лучом лазера – таким образом, добиваются более-менее четкой и различимой картинки. В зависимости от самого теста гены сравниваются с эталонами в базе данных, и, исходя из сходств и различий, делаются итоговые выводы и составляются рекомендации.
Можно ли повлиять на результат
Даже теоретически подделать результаты ДНК анализа очень и очень не просто. Если допустить, что кому-то удалось подкупить сотрудника лаборатории, то совершить такую подмену можно только в сговоре со всему участниками исследования – вся процедура анализа фиксирует документально и на фото, и проходит под надзором уполномоченного лица.
Если, всё-таки возникли подозрения в недостоверности результатов анализа, всегда можно потребовать повторное исследование в той же или в другой лаборатории. В том случае, если подмена результатов будет подтверждена, виновники таковой не только понесут уголовную ответственность, но и должны будут компенсировать все сопутствующие проверке затраты.
По самому невероятному сценарию, учёнными Израиля тестируется методика синтеза искусственной цепочки ДНК, но это еще не готовая и очень дорогая технология. И для её применения необходимо иметь доступ к банку всех исследованных генов, чего нет у обычного медицинского учреждения.
В связи с этим, и по причине высокой точности результатов исследования ДНК, тестирование является единственным способом доказать отцовство, или его отсутствие в суде. На данный момент государство не предоставляет бесплатную возможность провести анализ на отцовство, но в тех случаях, когда в ходе судебных разбирательств суд сам принял решение о необходимости проведения исследования, его оплата входит в судебные издержки и покрывается из областного бюджета.
Можем ли тест быть ошибочным
При соблюдении всех норм сбора и проведения тестирования вероятность ошибки теста исключена. В редких случаях результаты теста на отцовство могут оказаться ошибочными, если у потенциального отца имеются близкий родственник (например, брат) – такие детали необходимо сообщать специалистом до проведения тестирования. В остальных случаях ошибка может возникнуть в связи с загрязнением или подменой биоматериала.
Что такое ДНК и РНК человека простыми словами. Почему ДНК – основа живих организмов?
Хотите узнать простыми словами что такое ДНК человека? Почему ДНК – это настолько важно? Узнайте больше о ДНК, ее структуре и функциях.
Что такое ДНК ? Почему это важно?
Если коротко, то ДНК – это основа живых оргинизмов, она содержит инструкции, необходимые для жизни. Код в нашей ДНК содержит указания о том, как выработать белки, жизненно важные для нашего роста, развития и общего здоровья.
ДНК означает дезоксирибонуклеинову кислоту. Она состоит из единиц биологических строительных блоков под названием нуклеотиды.
ДНК является жизненно важной молекулой не только для людей, но и для большинства других организмов. ДНК содержит наследственный материал и наши гены – именно это делает нас уникальными.
Но что ДНК на самом деле делать? Читайте дальше, чтобы узнать больше о структуре ДНК, что она делает, и почему она так важна.
Что такое геном ?
Полный наследственный набор ваших ДНК называется вашим геномом. Он содержит 3 миллиарда основ, 20000 генов и 23 пары хромосом!
Половину ДНК вы наследуете от отца, а половину – от матери. Эти ДНК поступают в соответствии со спермы и яйцеклетки.
Гены на самом деле составляют очень малую часть вашего генома – лишь 1 процент. Остальные 99 процентов помогают регулировать такие вещи, как и в каком количестве производятся белки.
Повреждение ДНК и мутации
ДНК-код склонен к повреждению. На самом деле, по оценкам, ежедневно в каждой из наших клеток происходят десятки тысяч повреждений ДНК. Повреждение может произойти через такие вещи, как ошибки в репликации ДНК, свободные радикалы и влияние УФ-излучения.
Но не бойтесь! Ваши клетки имеют специализированные белки, которые способны обнаруживать и восстанавливать много случаев повреждения ДНК. На самом деле существует не менее пяти основных путей восстановления ДНК.
Мутации – это изменения в последовательности ДНК. Они иногда могут быть плохими. Это объясняется тем, что изменение кода ДНК может повлиять на дальнейшее способ выработки белка. Если белок не работает должным образом, может возникнуть заболевание.
Мутации также могут привести к развитию рака. Например, если гены, кодирующие белки, участвующие в клеточном росте, мутируют, клетки могут расти и делиться вне контроля. Некоторые мутации, вызывающие рак, могут быть унаследованы, а другие могут быть получены путем воздействия канцерогенов, таких как УФ-излучение, химические вещества или сигаретный дым.
Но не все мутации плохие. Некоторые безвредны, а другие способствуют росту человеческого разнообразия как вида.
ДНК и старение
Считается, что непоправимое повреждение ДНК может накапливаться с возрастом, вызывая процесс старения. Какие факторы могут влиять на это?
То, что может сыграть большую роль в повреждении ДНК, связанном со старением, – это повреждение через свободные радикалы. Однако этого механизма повреждения может быть недостаточно, чтобы объяснить процесс старения. Также может быть задействовано несколько факторов.
Одна из причин того, почему повреждения ДНК накапливается с возрастом, основывается на эволюции. Повреждение ДНК восстанавливаются лучше, когда мы в репродуктивном возрасте и имеем детей. После того, как мы прошли наши пиковые репродуктивные годы, процесс ремонта закономерно снижается.
Другая часть ДНК, которая может иметь отношение к старению – это теломеры. Теломеры – это участки повторяющихся последовательностей ДНК, находящихся на концах ваших хромосом. Они помогают защитить ДНК от повреждения, но также укорачиваются с каждым раундом репликации ДНК.
Укорочение теломер было связано с процессом старения. Также было установлено, что некоторые факторы жизни, такие как ожирение, влияние сигаретного дыма и психологический стресс, могут сожействовать укорочению теломер.
Возможно, выбор здорового образа жизни, как и поддержка здорового веса, управления стрессом и отказ от курения, может замедлить сокращение теломер? Этот вопрос продолжает интересовать исследователей.
Из чего состоит ДНК?
Молекула ДНК состоит из нуклеотидов. Каждый нуклеотид содержит три различные компоненты – сахар, фосфорную группу и азотную основу.
Сахар в ДНК называется 2′-дезоксирибозой. Эти молекулы сахара чередуются с фосфатными группами, составляя «основу» цепи ДНК.
Каждый сахар в нуклеотиде имеет присоединенную к нему азотную основу. Существует четыре различных типа азотных основ, найденных в ДНК. Они включают:
Как выглядит ДНК?
Две нити ДНК образуют 3-D структуру, которую называют двойной спиралью. Это похоже на лестницу, скрученные в спираль.
Дополнительно стоит отметить, что ДНК в ядре эукариотических клеток линейная, то есть концы каждой цепи свободны. В прокариотической клетке ДНК образует круговую структуру.
Что делает ДНК?
ДНК помогает вашему организму расти
ДНК содержит указания, необходимые организму – например, вам, птице или растению – для роста, развития и размножения. Эти инструкции хранятся в последовательности пар нуклеотидных оснований.
Ваши клетки читают этот код из трех оснований, чтобы генерировать белки, необходимые для роста и выживания. Последовательность ДНК, в которой содержится информация для получения белка, называется геном.
Каждая группа из трех основ отвечает специфическим аминокислотам, которые являются строительными блоками белков. Например, групы оснований TGG задают аминокислоту триптофан, тогда как основные групы GGC задают аминокислоту глицин.
Некоторые комбинации, такие как TAA, TAG и TGA, также указывают на конец последовательности белка. Это говорит клетке не добавлять больше белка до аминокислот.
Белки состоят из различных комбинаций аминокислот. Если их разместить вместе в правильном порядке, каждый белок имеет уникальную структуру и функционирование внутри вашего тела.
Как перейти от кода ДНК к белку? Что такое РНК?
Пока мы узнали, что ДНК содержит код, который дает клетке информацию о том, как производить белки. Но что происходит между ними? Проще говоря, это происходит с помощью двухэтапного процесса:
Во-первых, две цепи ДНК разделились. Затем специальные белки внутри ядра считывают пары оснований на цепочке ДНК, чтобы создать промежуточную молекулу мессенджера.
Этот процесс называется транскрипцией, а созданная молекула называется месенджерным РНК (мРНК). мРНК – это еще один тип нуклеиновых кислот, и он делает именно то, что следует из названия. Он путешествует вне ядра, служа сообщением для клеточной машины, строит белки.
На втором этапе специализированные компоненты клетки читают сообщения мРНК одновременно трех пар оснований и работают над сбором белка, аминокислоты за аминокислотой. Этот процесс называется переводом.
Где находится ДНК?
Ответ на этот вопрос может зависеть от типа организма, о котором вы говорите. Существует два типа клеток – эукарио- и прокариотические.
У людей есть ДНК в каждой из наших клеток.
Эукариотические клетки
У людей и многих других организмов есть эукариотические клетки. Это означает, что их клетки имеют ядро, связанное с мембраной, и несколько других структур, связанных с мембраной, которые называются органеллами.
В эукариотической клетке ДНК находится в пределах ядра. Небольшое количество ДНК также находится в органеллах, называемых митохондриями, которые являются энергетическими центрами клетки.
Поскольку в ядре есть ограниченное пространство, ДНК должна быть плотно упакована. Существует несколько различных стадий упаковки, однако конечными продуктами являются структуры, которые мы называем хромосомами.
Прокариотические клетки
Организмы, такие как бактерии, существуют с клетками прокариотичесими. Эти клетки не имеют ядра или органелл. В прокариотических клетках ДНК оказывается плотно свернутой внутри клетки.
Что происходит, когда ваши клетки делятся?
Клетки вашего тела делятся – это часть нормального процесса роста и развития. Когда это происходит, каждая новая клетка должна иметь полную копию ДНК.
Для достижения этого ваша ДНК должна пройти процесс, который называется репликацией. Когда это происходит, две цепи ДНК распадаются. Затем специализированные клеточные белки используют каждую цепочку как шаблон для создания новой цепи ДНК.
Когда репликация завершена, есть две двухзвенные молекулы ДНК. После завершения разделения один набор перейдет к каждой новой ячейки.
Вывод
ДНК является ключевым для нашего роста, размножения и здоровья. Оно содержит инструкции, необходимые вашим клеткам для выработки белков, влияющих на много разных процессов и функций в вашем организме.
Поскольку ДНК настолько важно, повреждения или мутации иногда могут способствовать развитию болезни. Однако также важно помнить, что мутации могут быть полезными и также способствовать нашему разнообразию как человеческого вида.