Днк (дезоксирибонуклеиновая кислота)

Содержание

Энергия из морских волн

В апреле 2021 года британская компания Mocean Energy представила Blue X — прототип установки, которая будет преобразовывать кинетическую энергию морских волн в электричество.

Установка Blue X

(Фото: Mocean Energy)

Принцип работы такой: установку помещают на поверхность воды, она качается на волнах и приводит в движение шарнир посередине. Тот в свою очередь запускает генератор, который вырабатывает электроэнергию и по кабелям перенаправляет ее на сушу.

Как это применять: по оценкам Mocean Energy, если использовать хотя бы 1% всей доступной энергии волн в мире, можно обеспечить электричеством 50 млн зданий. Для сравнения: в России насчитывается около 14 млн жилых домов.

Роль в клетке

Конечно, одна, даже большая двойная спираль не способна вместить в себя весь объем информации, необходимый для такого сложного проекта, как человеческое тело. Возможно, поэтому эти цепочки объединены в пары, что делает их похожими на букву «Х». Хромосомы, в свою очередь, тоже парные, и их у человека 46 пар.

Помимо того, что хромосома содержит в себе подробную инструкцию по функционированию клетки, она же путем активации актуальных моменту генов провоцирует клетку вырабатывать определенные белки с самыми различными свойствами. Например, в борьбе с опухолями активно участвует ген старости, который старит ее недоброкачественные клетки и не дает им бесконечно делиться.

Энергия из ДНК

Оказалось, что органические молекулы тоже преобразуют солнечную энергию в электричество. В 2021 году немецкие ученые сумели супрамолекулярную — то есть более сложную, чем обычная молекула — систему на основе ДНК.

Структура супрамолекулы

(Фото: frontiersin.org)

Основа системы — фуллерен, «футбольный мяч» из 60 атомов углерода. К нему крепится краситель, который поглощает солнечный свет и отдает получившуюся энергию фуллерену. Но возникает проблема: если не упорядочить такие супрамолекулы, ток между ними будет протекать с трудом, а со временем и вовсе затухнет.

Ученые предложили такое решение: закрепили супрамолекулы на основе фуллеренов и красителя на спирали ДНК. Так движения электронов становятся упорядоченными, а электрический ток не затухает.

Как это применять: исследователи не обещают, что в скором времени на всех крышах появятся солнечные батареи из ДНК, но развивать это направление планируют. По их прогнозам, технология будет дешевле, прочнее и долговечнее, чем солнечные батареи на основе кремния.

Гибридизация нуклеиновых кислот

Гибридизация — это процесс связывания комплементарных пар оснований с образованием двойной спирали. Плавление — это процесс, при котором взаимодействие между цепями двойной спирали нарушается, разделяя две цепи нуклеиновой кислоты. Эти связи слабые, их легко разделить при легком нагревании, ферментах или механической силе. Плавление происходит предпочтительно в определенных точках нуклеиновой кислоты. Области, богатые T и A , легче плавятся, чем регионы, богатые C и G. Некоторые основные ступени (пары) также чувствительны к плавлению ДНК, такие как TA и TG . Эти механические особенности отражаются в использовании последовательностей, таких как ТАТА, в начале многих генов, чтобы помочь РНК-полимеразе плавить ДНК для транскрипции.

Разделение цепей мягким нагреванием, используемое в полимеразной цепной реакции (ПЦР), является простым, при условии, что молекулы имеют менее примерно 10 000 пар оснований (10 пар оснований, или 10 т.п.н.). Переплетение нитей ДНК затрудняет разделение длинных сегментов. Клетка избегает этой проблемы, позволяя своим ДНК-плавящим ферментам ( геликазам ) работать одновременно с топоизомеразами , которые могут химически расщеплять фосфатный остов одной из цепей, так что она может вращаться вокруг другой. Геликазы раскручивают цепи, чтобы облегчить продвижение ферментов, считывающих последовательность, таких как ДНК-полимераза .

Поверхность кометы

Nasa

Посмотрите на эту потрясающую гифку. Эта снежная сцена была снята не на Эвересте или в каком-нибудь каньоне в Антарктиде. Это вид с посадочного космического модуля на поверхность кометы. Этот GIF-файл состоит из изображений, переданных космическим аппаратом «Розетта».

Вблизи камеры частицы пыли, освещенные Солнцем, вероятно, движутся вокруг, имитируя снег на Земле. Космические лучи также могут создавать на изображениях артефакты, похожие на снег. А что это за точки на заднем плане, которые, кажется, падают прямо вниз и исчезают за обрывом? Похоже, это звезды, которые выглядят так, как будто они падают, потому что комета вращается вокруг Солнца.

По словам создателя, первый кадр GIF — это изображение, снятое 1 июня 2016 года в 3,981 секунды после 17:00 по всемирному координированному времени (13:00 по восточному времени). Последний кадр — это изображение, снятое на 17.017 секунде после 17:25 (13:25 по восточному времени) в тот же день.

Показания

Главное показание к проведению гистологического исследования — подозрение на злокачественную опухоль. Трансформация нормальной клетки в раковую начинается с нарушений на молекулярном уровне. Происходят определенные мутации в генах, из-за этого меняется структура соответствующих белков, или они начинают вырабатываться в слишком большом количестве. Как следствие, изменяется внешний вид клеток, архитектоника (структура) ткани. Эти изменения можно обнаружить, изучая ткань под микроскопом. Гистологическое исследование помогает установить окончательный диагноз, определить гистологический тип злокачественной опухоли, стадию заболевания и назначить правильное лечение.

Кроме онкологических заболеваний, гистологические исследования помогают в диагностике следующих патологий:

  • доброкачественные новообразования, предраковые состояния;
  • заболевания печени, например, цирроз;
  • язвенная болезнь желудка, двенадцатиперстной кишки;
  • заболевания почек;
  • некоторые инфекционные, воспалительные процессы;
  • аутоиммунные патологии, системные васкулиты, заболевания соединительной ткани;
  • после трансплантации органов гистологическое исследование помогает разобраться, не началось ли отторжение, не рецидивировало ли заболевание.

При многих заболеваниях гистологические исследования помогают не только правильно установить диагноз, но и проконтролировать эффективность лечения, когда оно уже проводится.

Использование в медицине

Открытие того из чего состоит молекула ДНК дало толчок к развитию множества новых услуг и направлений экспериментальной медицины. Благодаря новым технологиям, которые стали возможны вследствие исследования генома, сегодня почти любому доступны:

  1.      Диагностика заболеваний на сверхранней стадии. Анализ позволяет выявить инфекцию, даже если заболевание находится в инкубационном периоде, и нет ни каких симптомов.
  2.      Определение отцовства. Так же материнства и прочих родственных связей. При этом различные тесты можно проводить, как с участием потенциальных родителей, так и без них.
  3.      Тестирование на непереносимость пищевых продуктов. Какие вещества хорошо усваиваются организмом, какие плохо или не усваиваются вовсе, что вызывает аллергические реакции – всё это расскажут результаты индивидуального исследования.
  4.      Анализ этнической принадлежности – с какими народами перекрещивались далекие предки, и какие национальности формируют вас сегодня.
  5.      Исследование на наличие наследственных заболеваний, в том числе и спящих, которые передаются через поколение и более.

И это только самые востребованные тесты, имеющие коммерческий интерес и полезные для простого обывателя. Если говорить о перспективах лабораторных научных исследований, то многие учёные-генетики не без энтузиазма готовятся совершить самое великое открытие за всю человеческую историю — победить болезни и саму смерть.

«Где появляется «Спутник V», там появляется и «Нанофор»

Какие у вас еще поставки за границу, может быть, в страны менее экзотические, чем Гвинея? В странах СНГ есть «Нанофоры»?

У нас два или три прибора поставлены в Белоруссию. В Гомеле, Минске. Сейчас в Минске, в их следственном комитете, идет апробация нашего прибора в экспертно-криминалистической лаборатории. В случае успеха они готовы закупить еще девять. Есть приборы в Казахстане. Очень большой интерес к «Нанофору» со стороны азиатских стран — Вьетнам, Лаос. В этом году поставим прибор в Боливию.

Казалось бы, им Thermo Fisher ближе, но предпочитают вас?

Тут скорее зона влияния Российской Федерации. Мы смотрим, куда приборы уходят, даже распечатали карту — где появляется вакцина «Спутник V», там появляется и «Нанофор». Надеемся, что так и продолжится.

Наверное, и открытость прибора для них тоже в плюс.

Конечно. Цена владения очень важна. И те расходные материалы, которые мы разработали, те же полимеры, капилляры, — они долгоиграющие. Срок годности американской химии — полгода. У нас срок годности фактически неограниченный. Например, американцы, как говорят, с целью улучшения разрешающей способности полимера добавили компонент, который со временем этот полимер нейтрализует. Мы такой компонент не добавляем, и без него полимер практически вечен.

Ваш полимер вечный, он испортиться не может?

Ну, все может случиться, но у нас есть капилляры в том же Гематологическом центре, которые используются в десять раз дольше, чем американские. В десять раз больший объем тестов на них проведен, и они как новые.

А с техподдержкой у вас как? Вы ее осуществляете?

У нас есть два варианта. Наши сотрудники отдела, который занимается поддержкой проекта «Нанофор 05», могут большую часть сервисных процедур выполнить самостоятельно. Если же их квалификации не хватает, нужно идти вглубь прибора, мы привлекаем специалистов Института аналитического приборостроения РАН: электронщиков, оптиков, программистов

Важное преимущество прибора — его модульность. К моменту, когда мы строили его принципиальную модель, мы уже выпускали серийно приборы для ПЦР в реальном времени

И быстро пришли к выводу, что блоки прибора должны быть легко заменяемы, чтобы не везти прибор на сервис целиком, а вынуть отказавший элемент и его заменить. Так что «Нанофор» у нас модульного типа, и это очень упростило задачу предоставления быстрого сервиса.

Не менять машину, когда забилась пепельница?

Да-да! Например, в случае с Гвинеей. Там пришлось менять детектор, но для этого не надо было вывозить прибор.

Если человек где-то в Саратове или Ростове-на-Дону поставит «Нанофор» и что-то вдруг не заработает — какие его действия?

Все команды, которые прибор выполняет, записываются. И мы просим прислать лог-файлы из специальной папки. Открываем, видим, на каком этапе что-то пошло не так, и делаем выводы: можно ли исправить это на месте, нужен ли выезд специалиста, что ему с собой захватить. Система логистики у нас четкая, мы быстро реагируем на проблемы.

«Вся клиника ведется на «Нанофорах»

Кроме 3500 GA, с чем можно ваш прибор сравнить? Какие-то еще аналоги есть у тех же китайцев?

У китайцев появился прибор недавно. Называется Honor-1816, это фактически клонированная предыдущая модель прибора Thermo Fisher, 3130 Genetic Analyzer. Производитель — компания Superbio Biomedical, которая находится в Нанкине. По нашим сведениям, им дали хорошее финансирование на разработку. Эти приборы уже появились в России, к сожалению.

Не хочется даже задумываться, на каком месте мы. А COVID-19 повлиял на продажи «Нанофора»?

Думаю, что он даже помешал продажам «Нанофора», потому что классическое секвенирование — довольно тяжелый инструмент для диагностики коронавируса. Он сейчас потихоньку начинает быть востребованным для идентификации штаммов, для генотипирования

В начале пандемии COVID-19 было важно понять, есть вирус или нет, инфицирован человек коронавирусом или нет, неважно каким штаммом. А сейчас известно много разных штаммов, более злых, чем первый.

А мы по секвенированию коронавируса отстаем.

Совершенно верно. Но это отставание в российской науке вообще и в генетике, в вопросах секвенирования в частности, произошло в связи с распадом СССР. Советскую часть программы «Геном человека» возглавлял академик Александр Александрович Баев, в число ученых международного проекта входил также академик Лев Львович Киселев, — и он, когда я с ним общался, сказал: «А что ты хочешь? Американцы пошли вверх, а мы — вниз». Мы до определенного времени шли ровно, и как раз на то время пришлись технологические разработки, которые используются сейчас. Компания Illumina сейчас контролирует 80% мирового рынка полногеномного секвенирования, и все ключевые элементы ее технологии — это разработки советских ученых. Многие об этом не знают или делают вид, что не знают.

Ваши клиенты, которые приобретают «Нанофоры», — кто они?

У нас парк более 100 приборов, они загружены, не стоят, не пылятся. Основные потребители — это организации Министерства здравоохранения, порядка 35 приборов. Организации, подведомственные Минобрнауки, — тоже порядка 30 штук, и еще Минсельхоз, МВД и Минобороны.

То есть это в основном госзакупки?

Да, но есть и несколько компаний. Наиболее востребовано секвенирование все же в медицине, среди наших клиентов есть несколько ведущих центров, там вся клиника ведется на «Нанофорах». Гематологический центр (НМИЦ гематологии), Алмазовский центр (НМИЦ им. В.А. Алмазова). Сейчас НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова тоже закупает.

А медики для чего их используют?

Зависит от задач. В гематологии — задачи HLA-типирования, химеризм, В- и Т-клеточная клональность. Есть очень простой и дешевый метод, как это можно отследить. Есть вопросы, связанные с подтверждением наличия мутаций, в частности соматических. Классическое секвенирование в данном случае, когда нужно определить мутации на фоне избытка ДНК «дикого типа», высокой чувствительностью определения не может похвалиться по сравнению с полногеномной технологией, но уровень в 10–20% мутаций достоверно определяется.

И длина фрагмента определяется на секвенаторе?

С точностью до одного нуклеотида

Это очень важно, поскольку повторы бывают три-, ди- и даже мононуклеотидные. Здесь очень важно высокое качество разрешения

И капиллярный электрофорез как раз позволят это сделать.

Про человека понятно — криминалистика, а для животных в какой ситуации это актуально?

В сельском хозяйстве на это сейчас прямо бум. Дело в том, что все производители крупного рогатого скота хотят получить статус племенных. Свиньи, овцы, лошади — то же самое. И не только животноводы, но и растениеводы хотят получить такой статус. А для этого они должны ввести генетику. Должны материал характеризовать на входе и потом, когда с кем-то делятся своими производителями, на них выдавать генетический паспорт с STR-профилями. А, например, крупного рогатого скота в стране миллион голов, в племенных хозяйствах. Миллион тестов. Они должны делать их, чтобы поддержать статус и получить дополнительные субсидии от государства.

И они покупают ваши приборы?

Да. Недавно в Вологодский племенной центр мы прибор поставили. До этого в Великие Луки в свиноводческий комплекс, он там вообще не выключается!

 «Нанофор 05»

Солнечные паруса

В 2019 году Планетарное общество развернуло парус LightSail 2 на одной из ракет от SpaceX, и он успешно прошел испытания.

LightSail 2 во время развертывания

(Фото: The Planetary Society)

Солнечный парус — почти то же самое, что и обычный парус на кораблях. Только в движение его приводит не ветер, а солнечная энергия — поток заряженных частиц, которые выделяет Солнце. Если поймать этот поток энергии, можно долгое время путешествовать в космосе по заданному маршруту, а топливо для этого не понадобится.

Как это применять: используя наработки Планетарного общества, в 2021 году NASA с помощью паруса планирует долететь до Луны, а затем отправиться к околоземному астероиду 1991 VG.

Съедобная упаковка и солнечный парус: новинки космических эко-технологий

Красивые фото ДНК, ее структуры

ДНК — это сверх-молекула, которая хранит зашифрованные наследственные данные. По функции ДНК сравнима с компьютерной программой на диске. Известно, что наше с вами ДНК сохраняет столько информации, что может исписать мелким печатным текстом 1000 книг с 500-ми страницами каждая.

(Фото ДНК №1)

(Фото ДНК №2)

Чудесное свойство ДНК — это ее способность проводить электричество. Буквально недавно ученая Калифорнии Жаклин Бартон привела доказательство, что ДНК защищается, используя свои электрические способности. Интересно, что ошибки или сбои ДНК сканируются с помощью электричества. Интригующее открытие – ДНК может проводить электрические сигналы на расстояние до 60 «букв».

(Фото ДНК №3)

(Фото ДНК №4)

Если извлечь ДНК из одной клетки человеческого организма и растянуть ее в одну линию, то сложится тонюсенькая молекула в длину примерно 2 метра.>

(Фото ДНК №5)

(Фото ДНК №6)

Часть ДНК, которая активно кодирует организм человека составляет всего лишь маленькую часть ДНК в каждой клетке —  3% всего генома. У нас примерно столько же генов, как и у мышей (около 25000), остальные проценты ДНК в этом не участвуют и мало изучены.

(Фото ДНК №7)

(Фото ДНК №8)

Одним из весомых аргументов эволюционистов в пользу того, что человек произошел от одного предка что и обезьяна – это наличие у них обоих «мусорного» ДНК, которая ни на что другое не способна, как только «эволюционировать» человека.  Но недавно было сделано открытие, что такая ДНК играет важную защитную роль от бесконтрольного формирования белка в организме, и по сути не является «мусорной».

(Фото ДНК №9)

(Фото ДНК №10)

Все данные для появления нового человека находятся в коде ДНК родителей. При оплодотворении ДНК вступает в действие, чтобы сформировать полностью тело младенца, его мозг, его особенности. Поразительно, что начало новой личности происходит из единственной яйцеклетки.

(Фото ДНК №11)

(Фото ДНК №12)

ДНК человека невероятно сложна. Даже у бактерии ДНК очень комплексная, которая насчитывает не меньше 3 миллионов элементов, расположенных безошибочно в логичной последовательности, что требует «Разумного Программиста».

(Фото ДНК №13)

(Фото ДНК №14)

Только ДНК воспроизводит ДНК. Двое авторитетных ученых рассчитали шансы на возникновение жизни путем естественных случайных событий. Они обнаружили, что на появление жизни волей случая приходится меньше одного шанса из 1040 000 попыток.

(Фото ДНК №15)

(Фото ДНК №16)

Еще один довод против эволюции ДНК. В нашем организме одновременно и безошибочно существует миллиарды молекул ДНК с R конфигурацией, это не могло произойти случайно в ходе эволюции.

(Фото ДНК №17)

(Фото ДНК №18)

Молекула ДНК контролирует множество различных явлений, которые происходят в теле человека, и направляет работу его систем, и также контролирует все внешние признаки, например, цвет волос и глаз, рост человека. Вы не задумывались, что даже уровень кровяного давления зависит от данных в ДНК?

(Фото ДНК №19)

(Фото ДНК №20)

Каждая из 100 триллионов клеток ДНК в нашем организме содержит информацию 1 миллион страниц данных

Важно то, что клетка ДНК пользуется этой информацией без изъянов, в высшей степени спланированно и согласованно, в нужном месте и никогда не ошибается

(Фото ДНК №21)

(Фото ДНК №22)

NYT: Ученые смогут воссоздавать портрет человека по ДНК

На месте убийства молодой женщины и ее 3-летней дочери четыре года назад не оказалось ни очевидцев, ни камер. Однако, полиция Колумбии, штат Южная Каролина, в прошлом месяце выпустила портрет возможного подозреваемого – опираясь на его ДНК. Это первый случай, когда в расследовании уголовного дела обнародуются портреты, основанные на реконструкции фенотипа по ДНК. Но пока эта мера не навела полицию на след, пишет The New York Times (Building a Face, and a Case, on DNA).

Ученые уже могут по ДНК предсказать с достаточной степенью точности цвет волос и глаз. Кроме того, определяются и более трудные для анализа характеристики, например, цвет кожи, веснушки, вьющиеся волосы либо лысина, возраст и даже форма зубов. Небольшие компании уже предлагают правоохранительным органам услуги создания ориентировочных изображений по генетическим образцам. «По крайней мере, это сужает круг подозреваемых», – сказала Сьюзен Уолш (Susan Walsh), доцент кафедры биологии Университета Индианы-Университета Пердью в Индианаполисе (Indiana University-Purdue University Indianapolis), который недавно получил грант на $1,1 млн от министерства юстиции для разработки технологии.

Однако некоторые ученые сомневаются в достоверности метода, особенно в его способности воссоздавать изображения лица. Кроме того, развивающаяся технология вызывает и другие вопросы: не приведет ли ее использование к вторжению в частную жизнь или межрасовым конфликтам.

История

Открытие дезоксирибонуклеиновой кислоты произошло в 1869 году. И принадлежит открытие Иоганну Фридриху Мишеру. Он был биологом из Швейцарии и занимался изучением гноя. По большому счёту открытие можно назвать случайным, и сам Мишер не понял, что именно он открыл. Он назвал своё открытие нуклеином. А позже нуклеиновой кислотой, когда у неё обнаружились кислотные свойства.

Назначение этой кислоты было загадочно и неизвестно, хотя некоторые учёные уже поднимали вопрос о наследственности и существовании механизмов наследования. Современное представление о том из чего состоит цепь ДНК, было сформировано Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 году. Несколько ранее, в середине тридцатых годов советские ученые А.Р. Кезеля и А.Н. Белозерский доказали, что ДНК встречается у всех живых видов. До их работы считалось, что эта молекула присутствует только в организме животных видов, а в растениях присутствует только РНК.

Тот факт, что дезоксирибонуклеиновая кислота является механизмом сохранения наследственной информации, был открыт только в 1944 году группой исследователей из Освальда. Так, совокупными усильями разных учёных мира была приоткрыта тайна эволюционного процесса и механизмов в его основе.

Вам будет интересно

13.03.2020


202219

Тест на коронавирус для России

19.02.2021


26860

Как сделать олигонуклеотиды и вывести биотехнологическую компанию на международный уровень

20.04.2020


25257

Тест на коронавирус для России — 2

08.05.2020


23709

Как создаются тесты на антитела к коронавирусу

22.01.2021


18124

Коронавирус или грипп? Как узнать точно

28.10.2019


16745

Топ-5 современных методик выделения нуклеиновых кислот

07.07.2020


16650

Специфические методы диагностики коронавирусной инфекции в России: результаты вебинара

24.04.2020


15131

Евгений Кунин: «Есть ли объективные характеристики геномов и белков высокопатогенных коронавирусов?»

30.09.2020


13146

Вакцины против коронавируса: ответы на очень часто задаваемые вопросы

28.03.2021


12747

«ЭпиВакКорона» защищает от коронавируса. Или нет

28.05.2021


9359

Oxford Nanopore: инструменты будущего для секвенирования геномов

09.07.2019


8136

Татаринова и хазары

01.02.2021


8075

Константин Северинов: «Cas13 — это самонаводящаяся ракета, которая взрывается только тогда, когда попадает в мишень»

05.07.2021


8013

Почти всё о вакцинации и ревакцинации

08.07.2020


7803

Четыре месяца с коронавирусом: мастер-класс от компании «Ситилаб»

07.08.2019


6923

Сергей Киселев: Если бы не было внегеномного наследования, то ни одна клетка не смогла бы существовать во времени

09.11.2018


6569

Десять простейших паразитов человека

04.06.2020


6097

Вакцины против коронавируса в России: совместимы ли скорость и безопасность

04.02.2021


6013

CureVac: ждем новые вакцины на основе мРНК

29.05.2020


5942

Геномы из России на эволюционном дереве SARS-CoV-2

Что влияет на точность гистологического исследования?

Гистологическое исследование — очень точный метод диагностики. Но все же в редких случаях встречаются ошибки. Они бывают связаны с разными факторами:

  • Недостаток опыта у врача, который осуществляет забор образца ткани.
  • Во время биопсии не удалось получить нужное количество ткани, или она была получена не из того места.
  • Нарушение условий транспортировки биоматериала, технологий приготовления гистопрепаратов.
  • Недостаточный уровень квалификации патоморфолога, который изучает ткань под микроскопом.

Чтобы получить максимально точный, достоверный результат, нужно уделить внимание выбору клиники, в которой будет проводиться биопсия

Важно, чтобы в ней работали опытные врачи, применялось современное оборудование. Нужно поинтересоваться, с какими патоморфологическими лабораториями сотрудничает клиника

Если закрались сомнения в точности диагноза, можно заказать пересмотр гистопрепаратов в другой лаборатории. Чаще всего для этого не нужно проводить повторную биопсию: материал хранится в лаборатории, где проводилось исследование, и его можно получить, оформив заявку. Если же ошибка произошла во время забора материала, то процедуру придется повторить

Нужно поинтересоваться, с какими патоморфологическими лабораториями сотрудничает клиника. Если закрались сомнения в точности диагноза, можно заказать пересмотр гистопрепаратов в другой лаборатории. Чаще всего для этого не нужно проводить повторную биопсию: материал хранится в лаборатории, где проводилось исследование, и его можно получить, оформив заявку. Если же ошибка произошла во время забора материала, то процедуру придется повторить.

Путь от цепочки к хромосоме

У всех живых организмов клеточная структура и эти клетки содержат внутри себя ядро – такие клетки называются эукариоты. У бактерий и архей (древних одноклеточных организмов) такого ядра нет. Так же ядра в клетке нет у вирусов и вироидов ( инфекционных агентов, вызывающих болезни растений), но считать ли их живыми до сих пор вопрос дискуссионный.

Ядра клеток содержат в себе структуры, хранящие наследственную информацию – хромосомы. А вот сама хромосома и содержит внутри себя спиральную молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты, которая осуществляет функцию хранения наследственной информации.

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.

«Бесконечная» энергия из воздуха

В 2020 году ученые из Массачусетского университета создали Air-gen — генератор, который создает электричество с помощью натурального белка и влаги из воздуха.

Графическое изображение пленки из белковых нанопроводов, вырабатывающих электричество с помощью влаги из атмосферы

(Фото: UMass Amherst / Yao and Lovley labs)

С помощью протеобактерий Geobacter ученые выращивают белок, который может проводить ток. Из него делают пленку толщиной менее 10 микрон — в несколько раз тоньше, чем человеческий волос — и помещают между двумя электродами. Белок забирает влагу из воздуха и за счет тонких пор создает ток между электродами.

Лучшие результаты Air-gen показывает при влажности в 45%, но справляется и в засушливых регионах вроде Сахары. Генератор не зависит от погодных условий и работает даже в помещении.

Как это применять: пока мощности Air-gen хватает только для питания мелкой электроники. В скором времени ученые разработают версию для мобильных телефонов и смарт-часов, чтобы те никогда не разряжались. А если у исследователей получится совместить Air-gen с краской для стен, в домах появится бесконечный источник электроэнергии.

Модель ДНК Уотсона-Крика

Б 1953 г. Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, основываясь на данных рентгеноструктурного анализа кристаллов ДНК, пришли к выводу, что нативная ДНК состоит из двух полимерных цепей, образующих двойную спираль (рисунок 3).

Навитые одна на другую полинуклеотидные цепи удерживаются вместе водородными связями, образующимися между комплементарными основаниями противоположных цепей (рисунок 3). При этом аденин образует пару только с тимином,  а  гуанин — с цитозином. Пара оснований  А—Т  стабилизируется двумя водородными связями,  а  пара G—С — тремя.

Длина двухцепочечной ДНК обычно измеряется числом пар комплементарных нуклеотидов (п.н.). Для молекул ДНК, состоящих из тысяч или миллионов пар нуклеотидов, приняты единицы т.п.н. и м.п.н. соответственно. Например, ДНК хромосомы 1 человека представляет собой одну двойную спираль длиной 263 м.п.н.

Сахарофосфатный остов молекулы, который состоит из фосфатных групп и дезоксирибозных остатков, соединенных 5’—З’-фосфодиэфирными связями, образует «боковины винтовой лестницы»,  а  пары оснований  А—Т  и G—С — ее ступеньки (рисунок 3).

Рисунок 3: Модель ДНК Уотсона-Крика

Цепи молекулы ДНК антипараллельны: одна из них имеет направление 3’→5′, другая 5’→3′. В соответствии с принципом комплементарности, если в одной из цепей имеется нуклеотидная последовательность 5-TAGGCAT-3′, то в комплементарной цепи в этом месте должна находиться последовательность 3′-ATCCGTA-5′. В этом случае двухцепочечная форма будет выглядеть следующим образом:

  • 5′-TAGGCAT-3′
  • 3-ATCCGTA-5′.

В такой записи 5′-конец верхней цепи всегда располагают слева,  а  3′-конец — справа.

Носитель генетической информации должен удовлетворять двум основным требованиям: воспроизводиться (реплицироваться) с высокой точностью и детерминировать (кодировать) синтез белковых молекул.

Модель ДНК Уотсона—Крика полностью отвечает этим требованиям, так как:

  • согласно принципу комплементарности каждая цепь ДНК может служить матрицей для образования новой комплементарной цепи. Следовательно, после одного раунда репликации образуются две дочерние молекулы, каждая из которых имеет такую же нуклеотидную последовательность, как исходная молекула ДНК.
  • нуклеотидная последовательность структурного гена однозначно задает аминокислотную последовательность кодируемого ею белка.

Непостоянные мотивы

В 1953 году генетики Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли двойную спираль ДНК. В ней азотистые основания (аденин, гуанин, тимин, цитозин) первой цепи в строгом соответствии соединяются с основаниями второй цепи: например, аденин соединяется только с тимином.

Учёные из Института медицинских исследований Гарвана (Австралия) обнаружили в клетках человека принципиально новые формы организации ДНК. В ней азотистые основания, например цитозин, сплетаются с цитозином не на противоположной, а на одной и той же цепи, образуя соединение, напоминающее узел. Впервые биологам удалось получить столь необычные формы ДНК в конце XX века в лабораторных условиях. Наиболее благоприятной для этих «конструкций» ДНК оказалась кислая среда, нетипичная для организма человека, поэтому учёные не надеялись обнаружить подобные структуры в живых клетках.

Чтобы найти необычные узлы внутри клетки, учёные создали крошечный зонд — фрагмент антитела, который умеет распознавать узлы ДНК. Благодаря этому зонду в ядрах нескольких типов человеческих клеток были найдены узлы ДНК. С помощью специальных флуоресцентных маркеров генетики смогли «подсветить» области, где располагались новые формы ДНК, которые они назвали i-мотивами. Светящиеся отметки то исчезали, то появлялись снова. В результате исследователи пришли к выводу, что, образовавшись, новая форма ДНК распадается, а затем формируется вновь на различных стадиях жизни клетки.

«Мы думаем, что формирование и распад i-мотивов ДНК позволяют им «включать» или «отключать» работу определённых генов, а также влиять на скорость считывания информации с этих генов», — отметил Дэниел Крайст.

Учёные считают, что именно из-за своего «непостоянства» новая форма ДНК долгое время ускользала от их глаз.

  • globallookpress.com

Щетина зубной щетки, покрытая зубным налетом и эпителиальными клетками

  СТИВ ГШМЕЙССНЕР / SPL / East News

Увеличение: х1000

Налет на зубах – это бактериальная пленка, встроенная в гликопротеиновую матрицу, которая формируется из слюны и из продуктов жизнедеятельности бактерий. Кстати, именно зубной налет основной виновник разрушения зубов. Бактерии, живущие во рту, питаются сахарами, содержащимися в пище. В результате переработки сахара бактерии выделяют кислоту, которая, в свою очередь, разъедает эмаль зубов. Так появляется кариес. Мало того, накопление зубного налета нередко приводит к воспалениям и инфицированию десен, что может привести к выпадению зубов. 

Наследственные болезни

Генетический код это очень многофункциональная и противоречивая структура. С одной стороны он должен хранить информацию в неизменном эталонном виде, и эта функция проявляется возможностью ДНК восстанавливать искусственные повреждения в следующем поколении. С другой же стороны, геном может быть либо поврежден, либо измениться сам, что называют мутацией.

Мутации естественное свойство генов, и последствия этих мутация бывают, как отрицательные, так и положительные. Хоть мутации и называют поломками, но это определение спорно. Некоторые мутации в чём-то ослабляют организм – именно эти мутации и ищут во время тестирования на непереносимость пищевых продуктов.

Такие мутации создают повышенные риски возникновения, какого либо заболевания при соблюдении некоторых факторов. Соответственно, если исключить эти факторы из своей жизни, то с ними будут исключены и вероятности возникновения заболевания.

Как получают материал для гистологического исследования?

Образец ткани получают с помощью процедуры, которая называется биопсией. Она бывает разных видов:

  • Эксцизионная — патологическое образование удаляют полностью. Такие операции одновременно являются и лечебными, и диагностическими.
  • Инцизионная — удаляют часть патологического образования.
  • Эндоскопическая — материал для исследования получают во время эндоскопических исследований полых органов, например, желудка, кишечника, мочевого пузыря, матки.
  • Бритвенная — врач сбривает с помощью острого лезвия новообразование, возвышающееся над поверхностью кожи.
  • Толстоигольная (трепан-биопсия) — получение столбика ткани с помощью трепана, специального инструмента в виде трубки с заостренным краем.
  • Тонкоигольная аспирационная — с помощью иглы, соединенной со шприцем.
  • Пайпель-биопсия — сбор образцов ткани из полости матки с помощью трубочки с боковым отверстием на конце, внутри которой находится поршень для создания отрицательного давления.
  • Диагностическое выскабливание тела и шейки матки.
  • Тонкоигольная эндоскопическая биопсия под контролем эндоУЗИ — получение материала с помощью иглы, введенной через стенку органа во время эндоскопического исследования.
  • Мазки, отпечатки, соскобы.

Не все эти процедуры позволяют получить ткань органов с сохраненной структурой. Иногда для диагностики достаточно отдельных клеток — их изучение называется цитологическим исследованием. Врач выбирает подходящий вид биопсии, в зависимости от характера заболевания, размеров, локализации патологического образования и других факторов.