Код жизни, ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота
Много картинок, много текста!

Из всех химических составляющих тела, есть одна, загадочная, известная почти всем - ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота).
Наверняка, многие видели далеко не раз двойную спираль ДНК.
Мало кто знает, но ДНК очень очень длинная и тонкая. Вы знаете насколько тонкая ? Её ширина примерно 2 нанометра, а длина 2 метра. 2 метра ДНК в каждой из (никто не считал) примерно 100 миллиардов клеток в Вас !

Как вы думаете, какая из них правильная ? Здесь 3 варианта спирали ДНК.


Первая - правильная, вторая - так выглядит ДНК высушенная и деформированная, третья - неверное изображение.

В течении первой четверти двадцатого века, считалось что носителем генетической (наследственной) информации является белок(протеин).
Дело в том, что белков великое множество, они жутко разнообразны. Это разнообразие, вместе с фактом их присутствия в ядре клетки эукариотов (всех многоклеточных и некоторых одноклеточных, эукариоты имеют клеточное ядро, а прокариоты нет) указывало на то, что именно они являются переносчиками памяти.
ДНК казалась слишком простой для того чтобы быть носителем такого огромного количества информации. Но эта теория не была общепринятой.
С течением времени возникли подозрения, что роль ДНК куда важнее, чем казалось. Но из-за отсутствия технологий, проверить было невозможно.

Это сообщение отредактировал Point - 10.04.2010 - 14:26

Однако, в 1920х годах, Фредерик Гриффит, английский врач, бактериолог во время экспериментов, связанных с поиском вакцины от пневмонии (Streptococcus pneumoniae) случайно сделал величайшее открытие.
Любой, кто изучает микробиологию, знает о знаменитом "эксперименте Гриффита". В процессе эксперимента, Гриффит наблюдал явление "трансформации".

Эксперимент Гриффита.


Эксперимент происходил следующим образом:
Есть 2(два) разных штамма (культура бактерий) бактерии Streptococcus pneumoniae. Первый штамм R, второй S.
У бактерий R была неровная поверхность, а бактерии S были покрыты чем-то вроде капсул и у них была ровная поверхность.
Когда заразили мышь бактериями R, мышь заболевала, но её организм переборол инфекцию. Заразив мышь (другую конечно) бактериями штамма S, мышь умерла в течении дня. Далее, нагрев бактерии штамма S (опасные), и убив их всех (важный момент) температурой, вкалывали в мышь. Мышь выжила (т.к. бактерии уже мёртвые перед уколом).
Последнее - брались неопасные бактерии R, и убитые опасные S и вкалывались в мышь. Мышь умирала. При повторении эксперимента, это происходило раз за разом.
Вы спросите как ? Ведь были вколоты одновременно 2 типа бактерий - БЕЗОПАСНЫЕ R и опасные НО МЁРТВЫЕ бактерии S. Кто из них мог убить мышь?
Кровь он взял на анализ. В крови были обнаружены бактерии, похожие на штамм S. Живые. Эти бактерии были штаммом R, приобретущие капсулу штамма S, и благодаря этому выжившие атаку имунной системы.
Их генетический материал смешался с генетическим материалом мёртвого штамма S.
Гриффит предположил, что превращение осуществил некий "трансформирующий фактор", который R штамм получил от убитых бактерий S штамма.

Позже, в 40х годах группа исследователей во главе с Oswald T. Avery пыталась методом исключения решить раз и навсегда вопрос, белки или ДНК переносят информацию. Они исключали разные группы химикатов, входящие в состав бактерии убитого S-штамма, перед тем, как ввести их в мышь. Исключая разные химикаты группу за группой, иследователи выяснили, что трансформация не происходит только в том случае, если из бактерии извлеч ДНК.
Таким образом была в первый раз доказана её роль в наших клетках.
Эта работа была опубликованна в 1944, но привлекла черезчур мало внимания, т.к. биологи не были уверены, есть ли у бактерий вообще генетический материал (сомнения вызывал тот факт, что у бактерий нет клеточного ядра).


В 1952, Alfred D. Hershey и Martha Chase провели эксперименты, полностью подтвердив, что ДНК являются переносчиками информации.
Их эксперимент состоял в следующем:
Бактериофаг T2 (вирус, атакующий бактерий), который обычно атакует бактерии E. coli (кишечные палочки).

Бактериофаг Т2 атакует бактерию E.Coli

Бактериофаг Т2 состоит из "шприца"-оболочки из белков, и заключённой в них ДНК. Атакует бактерию, пристыковываясь к мембране бактерии и вкалывая в неё генетический материал, который далее бактерия распознает как свой и будет использовать как любую другую часть ДНК, но только в этом случае она получает инструкцию к своей смерти - инструкцию, для производства множества копий ДНК вируса и белковых оболочек, которые в последствии разорвут её изнутри и устремятся к другим бактериям.

Суть эксперимента в том, чтобы пометить белки и ДНК вируса специальным радиоактивным изотопом, и потом, дать им заразить бактерий, далее взять бактерии и раскрутить их на центрифуге (кстати о лабораторных центрифугах - сейчас есть и такие которые могут создавать для обьектов эксперимента силы равные 2000 G и более, нехило не правда ли?). Раскрутив бактерий, подвергнув их большим G, всё что остаётся снаружи и не является генетическим материалом (либо ДНК,либо белок) отсоединится от бактерий, и далее можно будет легко вычислить результат, который, как вы наверное уже поняли, был ДНК. Этот эксперимент поставил точку в спорах о природе генетического материала.

Это сообщение отредактировал Jus - 12.04.2010 - 07:22

Но на тот момент, было совершенно неизвестно, как выглядит ДНК.
Есть такой метод в химии - "X-ray Cristallography" - Рентгеновская кристаллокрафия. Обьект кристаллизуется, облучается, получаются изображения.


Над снимком ДНК работала Rosalind Franklin, британский биофизик (точнее "биофизичка").

Розалинд Франклин и снимок кристаллизованной ДНК

На снимке 2 полинуклеотида идущие антипарралельно друг другу.

Её работа была опубликованна в 1953 году.

Журнал Nature за 25 апреля 1953 года и статья Доктора Розалинд.

Американские биологи Francis Crick и James D. Watson, используя материалы из этой статьи, подтвердили их теорию о том, что ДНК является двойной спиралью.

Фотография Francis Crick и James D. Watson. (обратите внимания на модель ДНК между ними)


Они и были теми людьми, кто открыл, всем нам знакомую двойную спираль.

ДНК

Теперь давайте перейдём к самой ДНК.
ДНК выглядит в развёрнутом варианте как лесенка на детских рисунках.
Две палочки с перекладинками.
Как изображено на рисунке, состоит из двух частей, каждая из которых начинается на цифрой 3 и заканчивается цифрой 5..

Если разделить лесенку вдоль пополам, мы получим 2 цепи нуклеотидов. Каждая из нуклеотидов - "половинок ступеньки" состоит из 3 частей - сахара, фосфатной группы (обе являются частью конструкции в целом) и кодирующей части - азотистого основания. Есть 4 типа азотистых оснований, сокращённо - A T G C.

Это сообщение отредактировал Jus - 12.04.2010 - 07:37

Азотистые основания.

Как видно на рисунке, есть 2 антипаралельные (паралельные, но противоположные друг другу) цепочки. Обьединяют их фосфаты (оранжевые) а сама цепь состоит их сахаров (голубые).
Есть 4 буквы кода - A, G, T, C (сокращённо от Adenine, Guanine, Cytosine, Thymine).
Их особенность в том, что они могут соединятся только в парах A-T и C-G.
Эта особенность гарантирует то, что код дублируется на каждой из цепей двойной ДНК.

В последовательности азотистых оснований кодируется рецепт белков и ферментов, которые составляют,строят и обслуживают все наши клетки.

Всем известен адреналин! Этот гормон называется по-научному Эпинефрин.
И вот один из его вариантов, код, в котором заключена информация о постройке этого фермента. Каждая из букв - это азотистое основание. Каждая буква будет переведена в аминокислоту. И цепочка аминокислот будет свёрнута в фермент. Данные из всемирного генного банка (www.ncbi.nih.gov/Genbank/), один из вариантов кода эпинефрина из ДНК человека.

1 cggcctgcgt ccgccaccgg aagcgccctc ctaatccccg cagcgccacc gccattgccg
61 ccatcgtcgt ggggcttctg gggcagctag ggctgcccgc cgcgctgcct gcgccggacc
121 ggggcgggtc cagtcccggg cgggccgtcg cgggagagaa ataacatctg ctttgctgcc
181 gagctcagag gagaccccag acccctcccg cagccagagg gctggagcct gctcagaggt
241 gctttgaaga tgccggaggc cccgcctctg ctgttggcag ctgtgttgct gggcctggtg
301 ctgctggtgg tgctgctgct gcttctgagg cactggggct ggggcctgtg ccttatcggc
361 tggaacgagt tcatcctgca gcccatccac aacctgctca tgggtgacac caaggagcag
421 cgcatcctga accacgtgct gcagcatgcg gagcccggga acgcacagag cgtgctggag
481 gccattgaca cctactgcga gcagaaggag tgggccatga acgtgggcga caagaaaggc
541 aagatcgtgg acgccgtgat tcaggagcac cagccctccg tgctgctgga gctgggggcc
601 tactgtggct actcagctgt gcgcatggcc cgcctgctgt caccaggggc gaggctcatc
661 accatcgaga tcaaccccga ctgtgccgcc atcacccagc ggatggtgga tttcgctggc
721 gtgaaggaca aggtcaccct tgtggttgga gcgtcccagg acatcatccc ccagctgaag
781 aagaagtatg atgtggacac actggacatg gtcttcctcg accactggaa ggaccggtac
841 ctgccggaca cgcttctctt ggaggaatgt ggcctgctgc ggaaggggac agtgctactg
901 gctgacaacg tgatctgccc aggtgcgcca gacttcctag cacacgtgcg cgggagcagc
961 tgctttgagt gcacacacta ccaatcgttc ctggaataca gggaggtggt ggacggcctg
1021 gagaaggcca tctacaaggg cccaggcagc gaagcagggc cctgactgcc cccccggccc
1081 ccctctcggg ctctctcacc cagcctggta ctgaaggtgc cagacgtgct cctgctgacc
1141 ttctgcggct ccgggctgtg tcctaaatgc aaagcacacc tcggccgagg cctgcgccct
1201 gacatgctaa cctctctgaa ctgcaacact ggattgttct tttttaagac tcaatcatga
1261 cttctttact aacactggct agctatatta tcttatatac taatatcatg ttttaaaaat
1321 ataaaataga aattaagaat ctaaatattt agatataact cgacttagta catccttctc
1381 aactgccatt cccctgctgc ccttgacttg ggcaccaaac attcaaagct ccccttgacg
1441 gacgctaacg ctaagggcgg ggcccctagc tggctgggtt ctgggtggca cgcctggccc
1501 actggcctcc cagccacagt ggtgcagagg tcagccctcc tgcagctagg ccaggggcac
1561 ctgttagccc catggggacg actgccggcc tgggaaacga agaggagtca gccagcattc
1621 acacctttct gaccaagcag gcgctgggga caggtggacc ccgcagcagc accagcccct
1681 ctgggcccca tgtggcacag agtggaagca tctccttccc tactccccac tgggccttgc
1741 ttacagaaga ggcaatggct cagaccagct cccgcatccc tgtagttgcc tccctggccc
1801 atgagtgagg atgcagtgct ggtttctgcc cacctacacc tagagctgtc cccatctcct
1861 ccaaggggtc agactgctag ccacctcaga ggctccaagg gcccagttcc caggcccagg
1921 acaggaatca accctgtgct agctgagttc acctgcaccg agaccagccc ctagccaaga
1981 ttctactcct gggctcaagg cctggctagc ccccagccag cccactccta tggatagaca
2041 gaccagtgag cccaagtgga caagtttggg gccacccagg gaccagaaac agagcctctg
2101 caggacacag cagatgggca cctgggacca cctccaccca gggccctgcc ccagacgcgc
2161 agaggcccga cacaagggag aagccagcca cttgtgccag acctgagtgg cagaaagcaa
2221 aaagttcctt tgctgcttta atttttaaat tttcttacaa aaatttaggt gtttaccaat
2281 agtcttattt tggcttattt ttaa


Именно так и выглядит код. На него так же похожи и коды остальных миллионов белков и ферментов в вашем теле. Этот код и есть код жизни. Посмотрите на него - это частичка нас.

P.S.
Я не знаю, насколько интересен будет этот топик публике, но в случае хороших отзывов, я бы сделал продолжение темы - о переводе кода ДНК. О том, как этот рецепт читается и выполняется.
P.P.S.
Материалы взяты с лекций по молекулярной биологии, картинки частично с лекций, частично из интернета.

когда то на биологии слушал наверное единственное что помню а ваще никогда не задумывался что так похоже на двоичный код тока вместо 0 и 1 азотистые основания большой виндоус внутри получается переканать бы все это на комп да мутить какой хош генетика себе

Добавлено1 в 12:48
пиши чел оченяма интересна

В данный момент расшифрованно примерно 10 миллионов "рецептов".
Все рецепты, а так же расшифрованные геномы разных животных, вирусов, насекомых, бактерий и человека хранятся на сайте Gene Bank (гуглить).

А ещё есть проекты среди студентов (и мне предстоит через год) именно программирование определённого участка гена для получения каких-либо эксперементальных результатов.
Конечно масштабы не поражающие - всеголишь изменить один ген или что-то вроде того. Если повезёт, то лёгкое изменение какого-либо организма, скорее всего той-же E.Coli. (ну не как в фантастике, а слегка, например чтоб бактерии были красивых ярких цветов )И за всем процессом обычно наблюдает один из преподавателей (чтоб ты не наделал чего...)
Вот тут то и будет возможность попрограммировать
Но всеравно на большую работу времени не хватит - всего один учебный год будет дан.
Я скорее всего свой проект буду делать тоже в этом направлении. Один хороший лектор как раз является в нашем универе главным исследователем по генетике (именно лекторы обычно назначают проекты, ты ищешь интересующую тему, и соответствующий исследователь тебе даёт на выбор проекты), и он сказал что предпочитает давать студентам задания на темы настоящих исследований а не просто тренировки. Надеюсь что-то очень интересное. Я не надеюсь на великие открытия, но даже если мой проект будет иметь хоть какую-то пользу хоть кому-то - я уже был бы жутко рад.

Это сообщение отредактировал Reiner - 10.04.2010 - 13:03

автор, ты зачем ЯП сломал?

А я, то все думал, чего мне в жизни не хватает, вот ответ, в этой инфе

Не ну я не понял... не нравится - не читаем, свобода, демократия ?!

Это сообщение отредактировал Reiner - 10.04.2010 - 14:13

Что-то с картинками, не отображаются(((

Взял и ЯП раскурочил, зачем ?

Если кому-то интересно, пусть читают, тебе не интересно - иди мимо, в чём проблема ?

пришлось в субботу днем учить матчасть

ммм... а мне понравилось, чувак сделай мне хвост и уши на макушке =)) большой жирный крест тебе +.

у них мониторы маленькие, сайт из-за картинок растянулся

Да уж, что-то я сразу не понял


Это сообщение отредактировал Reiner - 10.04.2010 - 16:21

общую биологию уважаю, но чето мне подсказывает что не для ЯПа тема

Немного поправлю
1 название " Адреналин" принят в русскоязычной литературе.Эпинефрином его называют по английски.(эпи -сверху, нефрос -почка(греч.)или по латыни ад. + рен.) .

2Адреналин не является полипептидом( скорее это производное тироксина), поэтому он не может кодироваться геном.
Видимо, ты имел ввиду, что превращение норадреналина в адреналин катализируется ферментом метилтрансферазой, и вот это фрагмент экзона ( ДНК), который его кодирует.

3. каждую аминокислоту кодирует не нуклеотид,
и тем более не азотистое основаие( буква),
а триплет-кодон(три буквы).
4. при трансляции образуется не фермент , а полипептид(первичная структура белка). а конформация даст окончательную структуру белка.
5. У нас (хомо сапиенсов)нет такого количества генов, чтобы синтезировать миллионы белков и ферментов.( даже если учитывать многократно повторяющие последовательности, наподобие РНКовых генов)

ЗЫ половина моих комментариев- школьный курс биологии.
Будь внимателен при написании текста.

удачи, читал с интересом.особенно нуклеотидную последовательность(можно было и весь геном распечатать)
За старание-молодец. Дерзай дальше.

+

Это сообщение отредактировал homoludens - 10.04.2010 - 17:36

Пиздец, давай каждый, по профессии своей начнет создавать темы - во говна наберется. Я могу тебе про санэпидемстранцию 10 томов нахерачить. Найдутся люди (биохимики, спецы по ядерной физике, автослесаря, сантехники и т.д.) которые этот портал в википедию превратят.

Ну , что за люди такие. Ну сказано же не интересно, не читайте, проходите мимо. От себя: спасибо автору.

Ну так уже давненько идет работа поповоду гентерапии уже даже есть первые успехи с помощью Adenoviral Vectors