Anatomija-Leksikon

Deoksiribonukleinska kiselina - DNA

sinonimi

sinonimi

Genetski materijal, geni, genetski otisak prsta

Engleski: Deoksiribonukleinska kiselina (DNS)

definicija

DNK je građevinsko uputstvo za tijelo svakog živog bića (sisavaca, bakterija, Gljive Itd.) Ono u potpunosti odgovara našim genima i potrebno je za opće karakteristike živog bića, kao što su broj nogu i ruku kao i pojedinačne karakteristike poput boje kose.
Slično našem otisku prsta, DNK svake osobe je različit i ovisi o DNK naših roditelja. Ovdje su izuzetak identični blizanci: Imaju identičan DNK.

Gruba struktura DNK

Kod ljudi postoji DNK u svakoj stanici tijela Stanično jezgro (jezgra) sadrže. U živim bićima koja nemaju jezgru, kao što su bakterija ili gljive, DNK je izložen u staničnom prostoru (CitoplazmaStanična jezgra, koja iznosi samo cca. 5-15 um tako se mjeri srce naših stanica. U njemu se nalaze naši geni u obliku DNK u 46 kromosoma. Oko cca. 2 m duga DNK Spakiranje u maleno jezgro znači stabilizaciju proteini i enzimi komprimirani u spirale, petlje i zavojnice.

Dakle, više gena na jednom lancu DNK čini jedan od 46 Hromosomi u obliku X, Polovinu od 46 kromosoma čine kromosomi majke, a polovinu od očevih kromosoma. Aktivacija gena je, međutim, daleko složenija, pa djetetove karakteristike nisu točne 50% može se pratiti do svakog roditelja.

Osim DNK u obliku kromosomi u staničnoj jezgri, postoji više kružne DNK u "Energetske elektrane"Travnata stanica Mitohondriji.
Taj se DNK krug prenosi samo s majke na dijete.

Ilustracija DNK

Struktura DNK, DNK
Deoksiribonukleinska kiselina
Deoksiribonukleinska kiselina
Dvostruki pramen (helix)

citozina
timin
adenin
guanin
fosfat
šećer
Vodikova veza
Osnovni parovi
nukleotida
a - pirimidinske baze
b - purinske baze
A - T: 2H mostovi
G - C: 3H mostovi

Pregled svih Dr-Gumpert slika možete pronaći na: medicinske ilustracije

Detaljna struktura DNK

O DNK možete razmišljati kao o dvostrukom nizu, koji je izgrađen poput spiralnog stubišta. Ova dvostruka spirala je nešto neujednačena, tako da je uvijek veći i manji razmak između stepenica spiralnog stubišta (velike i male brazde).

Rukovanje ove ljestve naizmjenično čini:

ostatak šećera (dezoksiriboze) i
ostatak fosfata.

Ograde imaju jednu od četiri moguće baze. Tako dvije baze tvore korak. Sami baze su međusobno povezane vodikovim vezama.

Ta struktura objašnjava naziv DNK: deoksiriboza (= šećer) + Nucleic (= od Stanično jezgro) + Kiselina / kiselina (= ukupno punjenje okosnice šećera-fosfata).

Baza je u obliku prstena, različitih kemijskih struktura s odgovarajuće različitim funkcijama kemijskog vezivanja. U DNK postoje samo četiri različite baze.

Citozin i timin (zamijenjeni uracilom u RNK) su takozvane pirimidinske baze i imaju prsten u svojoj strukturi.
Purine baze, s druge strane, imaju dva prstena u svojoj strukturi. U DNK se to naziva adenin i gvanin.

Postoji samo jedna mogućnost kombiniranja dviju baza, koje zajedno čine korak.

Uvijek je purinska baza povezana s pirimidinskom bazom. Zbog kemijske strukture, citozin uvijek tvori komplementarne bazne parove s gvaninom, a adenin s timinom.

Detaljnije informacije o ovoj temi možete pročitati pod: Telomeres - anatomija, funkcije i bolesti

DNK baze

Uđite u DNK 4 različite baze ispred.
Tu spadaju baze izvedene pirimidinom sa samo jednim prstenom (citozin i timin) i baze purine koje imaju dva prstena (adenin i gvanin).

Ove su baze sa šećerom i a Molekula fosfata vezani su, a zatim se nazivaju i adeninski nukleotid ili citozin nukleotid. To spajanje sa šećerom i fosfatom je potrebno kako bi se pojedine baze mogle povezati tako da formiraju dugačak niz DNA. Šećer i naizmjence u lancu DNA fosfat tvore bočne elemente DNK ljestvice. Razina DNK na ljestvici sastoji se od četiri različite baze koje usmjeravaju prema unutra.
Adenin i timin uvijek idu, respektivno. Guanin i citozin tvore tzv komplementarno bazno uparivanje.
DNA baze su povezane putem takozvanih vodikovih veza. Par adenin-timin ima dvije, a par gvanin-citozin tri ove veze.

DNA polimeraza

DNK polimeraza je a enzimkoji mogu povezati nukleotide zajedno i na taj način proizvesti novi lanac DNK.
DNA polimeraza može raditi samo ako se drugi enzim (druga DNA polimeraza) naziva a "Primer", tj. dobivena je molekula startera za stvarnu DNK polimerazu.
DNA polimeraza zatim se veže na slobodni kraj molekule šećera unutar jednog nukleotida i taj šećer povezuje s fosfatom sljedećeg nukleotida.
DNA polimeraza predstavlja u kontekstu Replikacija DNA (Umnožavanjem DNK u procesu stanične diobe) nastaju nove molekule DNK očitavanjem postojećeg DNA lanca i sintetiziranjem odgovarajućeg suprotnog kćinskog lanca. Da bi DNK polimeraza dospjela do "matičnog lanca", zapravo dvolančana DNK mora proći kroz pripremnu replikaciju DNK enzimi da bude ranjen.

Pored DNK polimeraza, koje sudjeluju u replikaciji DNA, postoje i DNK polimeraze koje mogu popraviti slomljena ili nepravilno kopirana područja.

DNK kao materijal i njegovi proizvodi

Da bismo osigurali rast i razvoj našeg tijela, mora se dogoditi nasljeđivanje naših gena i proizvodnja potrebnih stanica i proteina, stanična dioba (mejoza, mitoza). Potrebni procesi kroz koje naš DNK mora proći prikazani su u pregledu:

replikacija:

Cilj replikacije je umnožavanje našeg genetskog materijala (DNK) u staničnoj jezgri, prije nego što se stanice podijele. Hromosomi su odmotani pojedinačno, tako da se enzimi mogu priključiti na DNK.
Otvoreni dvostruki lanac DNA otvara se tako da dvije baze više nisu međusobno povezane. Svaka strana rukohvata ili osnove sada se čita različitim enzimima i nadopunjuje komplementarna baza uključujući rukohvat. Ovo stvara dva identična dvostruka lanca DNA koji su raspoređeni između dviju kćeri.

Transkripcija:

Kao i replikacija, transkripcija se također odvija u jezgri. Cilj je prepisati bazni kod DNA u mRNA (glasnik ribonukleinske kiseline). Timin se zamjenjuje uracilom i dijelovi DNK koji ne kodiraju proteine, slično kao u prostoru, izrezuju se. Kao rezultat, mRNA koja se danas transportira iz stanične jezgre znatno je kraća od DNK i ima samo jedan lanac.

Prijevod:

Ako je mRNA sada stigla u stanični prostor, ključ se čita iz baze. Taj se proces odvija na ribosomima. Tri baze (Baza tripleta) rezultira kodom za aminokiselinu. Koristi se ukupno 20 različitih aminokiselina. Nakon što je očitana mRNA, lanac aminokiselina stvara protein koji se ili koristi u samoj stanici ili šalje u ciljni organ.

mutacije:

Pri umnožavanju i čitanju DNK mogu se pojaviti manje ili više ozbiljnih pogrešaka. U stanici ima oko 10.000 do 1.000.000 oštećenja na dan, koja se obično mogu popraviti popravljanjem enzima, tako da pogreške ne utječu na stanicu.

Ako je proizvod, tj. Protein, unatoč mutaciji nepromijenjen, tada dolazi do tihe mutacije. Međutim, ako se protein promijeni, bolest se često razvija. Na primjer, UV zračenje (sunčevo svjetlo) znači da se oštećenja na bazi timijana ne mogu popraviti. Rezultat može biti rak kože.
Međutim, mutacije ne moraju nužno biti povezane s bolešću. Možete i modificirati organizam u njegovu korist. Mutacije su veliki dio evolucije jer se organizmi dugoročno mogu prilagoditi svom okolišu samo mutacijama.

Postoje različite vrste mutacija koje se mogu pojaviti spontano tijekom različitih faza staničnog ciklusa. Na primjer, ako je gen neispravan, to se naziva mutacija gena. Međutim, ako greška utječe na određene kromosome ili dijelove kromosoma, onda je to mutacija kromosoma. Ako je utjecaj broja kromosoma, to dovodi do mutacije genoma.

Više o tome pročitajte pod: Aberacija kromosoma - što to znači?

Replikacija DNA

cilj replikacija DNK je Umnožavanje postojećeg DNA.
Tijekom diobe stanica hoće Stanični DNK se točno udvostručio a zatim podijelili u obje stanice kćeri.

Dupliranje DNK odvija se nakon tzv polukonzervativni princip umjesto toga, to jest, nakon početnog Odmotavanje DNK izvorni lanac DNA kroz Enzim (helikaza) je odvojeno i svaka od ove dvije "izvorne niti" služi kao predložak za novi niz DNA.

DNA polimeraza je enzim koji je odgovoran za Sinteza novog žitelja odgovornog je. Budući da su suprotne baze DNA lanca komplementarne jedna drugoj, DNK polimeraza može upotrijebiti postojeći "izvorni lanac" da složi slobodne baze u stanici ispravnim redoslijedom i tako formira novi dvostruki lanac DNA.

Nakon ovog preciznog udvostručenja DNK, the dvije niti kćerikoji sada sadrže iste genetske informacije, na dvije ćelijeuzrokovana dijeljenjem stanica, podijeljen, Tako i jesu dvije identične stanice kćeri nastao iz nje.

Povijest DNK

Dugo vremena nije bilo jasno koje strukture u tijelu su odgovorne za prijenos našeg genetskog materijala. Zahvaljujući Švicarcu Friedrichu Miescheru, 1869. fokus istraživanja bio je na sadržaju ćelijskog jezgra.

1919. litvanski Phoebus Levene otkrio je baze, ostatke šećera i fosfata kao građevinski materijal naših gena. Kanađanin Oswald Avery uspio je dokazati da su DNK, a ne proteini zapravo odgovorni za prijenos gena 1943. eksperimentima s bakterijama.
Amerikanac James Watson i Britanac Francis Crick okončali su istraživački maraton 1953. godine. Oni su bili prvi, uz pomoć Rosalind Franklin (britanski) DNK rendgenske zrake, model dvostruke spirale DNA koji uključuje purinske i pirimidinske baze, ostatke šećera i fosfata. Rendgenske snimke Rosalind Franklin, međutim, nisu pustile na istraživanje sama, već njezin kolega Maurice Wilkins. Wilkins je 1962. dobio Nobelovu nagradu za medicinu, zajedno s Watsonom i Crickom. Franklin je u tom trenutku već umro i zbog toga više nije mogao biti imenovan.

Ova bi vas tema također mogla zanimati: Kromatin

Značaj otkrića DNK danas

Neka krv na mjestu događaja može osuditi počinitelja.

Kriminologija:

Hoće li sumnjiv materijal poput

Krv,
Semen ili
dlaka

Pronađen na mjestu zločina ili kod žrtve, iz njega se može izdvojiti DNK. Osim gena, DNK sadrži više odjeljaka koji se sastoje od čestih ponavljanja baza koje ne kodiraju gen. Ove reznice služe kao genetski otisak prsta jer su vrlo varijabilni. Geni su, međutim, kod svih ljudi gotovo identični.

Ako odrežete DNK dobiven uz pomoć enzima, formira se mnogo malih komada DNK, koji se nazivaju i mikrosateliti. Ako se usporedi karakteristični uzorak mikrosatelita (fragmenti DNK) osumnjičenog (npr. Iz uzorka sline) s onim iz postojećeg materijala, velika je vjerojatnost identificiranja počinitelja ako se podudaraju. Princip je sličan onome kod otiska prsta.

Test očinstva:

I ovdje se dužina djetetovih mikrosatelita uspoređuje s dužinom mogućeg oca. Ako se podudaraju, očinstvo je vrlo vjerojatno (vidi također: Kriminologija).

Projekt ljudskog genoma (HGP):

1990. pokrenut je projekt ljudskog genoma. S ciljem dešifriranja čitavog koda DNK, James Watson je u početku vodio projekt. Od travnja 2003., ljudski genom smatra se potpuno dešifriranim. Otprilike 21 000 gena moglo bi se dodijeliti 3,2 milijardi baznih parova. Zbroj svih gena, genom, zauzvrat je odgovoran za nekoliko stotina tisuća proteina.

Sekvence DNA

U sekvenciranju DNK, biokemijske metode se koriste za određivanje redoslijeda nukleotida (molekula DNA baze sa šećerom i fosfatom) u molekuli DNA.

Najčešća metoda je ta Način sigurnijeg prekida lanca.
Budući da se DNA sastoji od četiri različite baze, stvorena su četiri različita pristupa. DNA koja će biti sekvencirana postoji u svakom pristupu fitilj (Starter molekula za sekvenciranje), DNK polimeraza (enzim koji proširuje DNK) i mješavina sva četiri potrebna nukleotida. Međutim, u svakom od ova četiri pristupa različita baza je kemijski modificirana na takav način da je može biti ugrađena, ali ne nudi točka napada za DNA polimerazu. Tako dolazi Prekid lanca.
Ovom metodom stvaraju se fragmenti DNK različitih duljina, koji se potom zamjenjuju tzv Gel elektroforeza kemijski razdvojeni prema njihovoj duljini. Rezultirajuće sortiranje može se prevesti u slijed nukleotida u sekvenciranom segmentu DNA označavanjem svake baze različitom fluorescentnom bojom.

DNA hibridizacija

DNA hibridizacija je a molekularno genetska metodakoji se koristi za stvaranje Pokazati sličnost između dva pojedinačna lanca DNA različitog porijekla.

Ova metoda koristi činjenicu da se dvostruki lanac DNA uvijek sastoji od dvije komplementarne pojedinačne niti.
Što su sličnije obje pojedine niti međusobno su više, što više baza čine čvrstu vezu (vodikove veze) s suprotnom bazom ili više njih nastaje više parova baza.

Neće biti povezanog baze između presjeka na dvije niti DNA koji imaju različitu baznu sekvencu.

relativni broj priključaka mogu sada kroz Određivanje tališta, u kojem je novostvoreni dvostruki lanac DNK odvojen.
Što je veća talište laži, više komplementarnih baza tvore vodikove veze međusobno i to su sličnije dvije pojedinačne niti.

Ovaj se postupak može koristiti i za Otkrivanje specifičnog niza baza u DNA smjesi biti korišten. Možeš ti to umjetno formirana DNK komadići označeni (fluorescentnom) bojom postati. Zatim služe za identificiranje odgovarajućeg niza baza i na taj način čine ga vidljivim.

Ciljevi istraživanja

Nakon dovršetka Projekt ljudskog genoma Sada istraživači pokušavaju dodijeliti pojedinim genima njihovu važnost za ljudsko tijelo.
S jedne strane pokušavaju izvući zaključke Nastanak bolesti i terapija S druge strane, uspoređujući ljudski DNK s DNK ostalih živih bića, postoji nada da će moći bolje predstaviti evolucijske mehanizme.