Главная молекула Жизни: wowavostok

Представьте себе идеальный город: удобные деловые и культурные центры, красивые обширные парки, обеспечивающие жителей чистым, насыщенным кислородом воздухом, широкие, идеально спланированные дороги с продуманными развязками, уютные жилые районы, множество общедоступных спортивных объектов. Вокруг чистота и порядок, низкая преступность и отсутствие чрезвычайных ситуаций, из-за чуткого надзора всех защитных служб и ответственного отношения каждого жителя города. В таком городе живут приветливые и дружелюбные люди, готовые бескорыстно помочь друг другу, не унывающие и организованные в трудную минуту, так как они видят себя частью большого, сплочённого и постоянно развивающегося общества, заботящегося о каждом своём горожанине. И если приглядеться, можно увидеть подобную структуру в таком биологическом образовании как человек. Точнее, так можно образно описать работу здорового человеческого организма. Организм – это тот же город со своей инфраструктурой — органами: парки – легкие деловой центр и учебные учреждения – мозг, дороги, коммунальные сети – артерии, вены и нервная система, спортивные объекты – мышцы и т.д.

Что нужно для постройки такого «идеального города»? Множество составных элементов –»кирпичиков», и не просто куча стройматериалов, а в первую очередь, хорошо и детально продуманный план или проект, по которому всё это и будет выстроено и организовано. Так и для «построения» гармоничного, здорового человека с высоким потенциалом развития требуется огромное количество генетической информации, причем она должна быть как можно меньше искажена различными вредными внедрениями и ошибками. Мы же не хотим, чтобы в нашем городе канализацию подключили к водопроводу, построили оздоровительный центр посреди свалки, вместо театра лежала груда развалин, а вход на спортивную площадку был огорожен сплошной стеной?! Для того чтобы человек был здоров сам и передавал это здоровье следующим поколениям, необходимо знать устройство организма, влияние различных факторов на его главный «план-проект» – то есть на его генетику, и способы её защиты и восстановления. А ещё лучше – совершенствования и развития!

Начнём с того, что центром нашего генетического аппарата является чудесная во всех отношениях молекула ДНК – без неё сама жизнь была бы невозможна. Только живые существа состоят из клеток, выполняющих множество жизненно важных функций слаженно и согласованно друг с другом. В каждой клетке, в её ядре, содержится одинаковая в своей основе молекула ДНК. И она не просто кодирует, но и управляет работой всего нашего организма в реальном времени. От неё и зависит, по какому сценарию, или программе, эта работа будет осуществляться.

ДНК, то есть дезоксирибонуклеиновая кислота, состоит из азотистых оснований, называемых нуклеотидами, и их всего четыре: аденин, гуанин, тимин, цитозин. Нуклеотиды соединяются друг с другом и что особенно важно – в пространстве образуют две спирали. С помощью водородных связей нуклеотид из одной спирали соединяется с нуклеотидом из другой, притом пары всегда строго определены. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин – с цитазином. Но и это ещё не всё, поскольку ДНК может «обрастать» и внешними связями – присоединять к себе молекулы-радикалы, как кратковременно, так и на более продолжительный срок. Будучи в ядре, ДНК «смотана» в клубок, а при делении скручивается в хромосомы (визуализация ДНК). Биологи немало знают и о «механике» работы ДНК, хотя, что весьма странно, это касается только её 10% –тех генов, которые отвечают за синтез белков в нашем организме. Остальное «почему-то» называют «мусорной» частью ДНК, и назначение этой её части для науки – загадка. Но, согласитесь, трудно представить, что природа при создании нашего биологического «компьютера», была настолько нерациональна, чтобы 90% наших генов оставить бесполезными. И это не единственная загадка для биологии, самая главная тайна так и остаётся таковой – это тайна жизни!

Давайте представим, как когда-то миллионы лет назад, в мировом океане плавало огромное множество молекул и атомов – строительных кирпичиков всего, что есть на планете. В науке этому дали довольно образное название – «первичный бульон». И чтобы из этого бульона когда-то «сварилась» самая удивительная молекула на планете, нужен был огонь или своеобразная «плита». В этом качестве выступили множественные грозы с молниями, пробивающими не только воздушную среду, но и воду, провоцируя тем самым множество химических реакций, и появление всё новых и более сложных молекул. Так постепенно на свет появилась молекула РНК, закручивающаяся в одну спираль, а потом и двойная спираль ДНК. Именно такая форма – пространственная ориентация – при достаточно большом молекулярном весе создала во внутреннем пространстве этой молекулы особые условия, в которых попадающие туда химические элементы начали распадаться, и образовывать более простые, но химически активные соединения. Но это не всё, что стало происходить с «пленниками» молекул РНК и ДНК – эти «пленники» смогли распадаться на доатомные частицы – первичные материи, знания о которых раскрыл и систематизировал русский учёный Н.В. Левашов.

Из первичных материй состоит известное нам вещество, всё видимое и ощущаемое вокруг нас, но и не только! Из них состоят и наши эмоции, чувства и мысли, солнечный свет; они являются тем, что называется энергией, и той самой «тёмной материей» и «тёмной энергией», к признанию существования которых пришли астрофизики. И по последним научным данным эта «тёмная», а точнее — невидимая нам и мало фиксируемая приборами, материя не только где-то там, далеко от нас, в космосе, а рядом с нами и вокруг нас. Из первичных материй состоит тот самый «мировой эфир», от которого «почему-то» отказалась физика после создания теории относительности Эйнштейна. Из них состоит «биологическое поле», существование которого предложил эмбриолог А. Гурвич по результатам своих многочисленных исследований ещё в начале 20 века! А биополе – это и есть наша душа, вовсе не мистическая, а вполне материальная, только материальность её лежит за границами наших органов чувств. Что вовсе не лишает понятие души одухотворённости и тонкости, зато даёт нам возможность разобраться в ней, сделав нашу жизнь лучше, понятней и счастливей.

А ключ к душе, или как её называет Николай Левашов, – сущности – это и есть молекула ДНК! Она соединяет наше тело и нашу сущность. Как было сказано выше, в ДНК происходит распад вещества на первичные материи, и они вовсе не рассеиваются в окружающем пространстве, а перетекают на другой уровень материальности – на первый уровень сущности – эфирный, где появляется точная копия молекулы ДНК, а потом и клетки со всеми её элементами. Более сложные типы ткани могут содержать большее число уровней сущности, в особенности – клетки нервной системы – нейроны. Потоки первичных материй, проходящие через ДНК в каждой клетке, питают многоуровневую систему сущности, насыщая её и выстраивая по образу и подобию физически-плотных клеток – это можно назвать восходящим потоком материй. Потому что существует и нисходящий – когда потоки материй, пройдя через сущность, разворачиваются вспять и доходят до физически-плотной клетки. Таким образом происходит циркуляция потока первичных материй между телом и сущностью через молекулу ДНК. Именно это и есть Жизнь! С этими процессами, строением сущности и её многоуровневой структурой у сложноорганизованных существ, в особенности человека, вы можете подробно ознакомиться в книгах НВ «Последнее обращение к человечеству» и «Сущность и разум».

Сущность и тело – это единая структура, и состояние сущности отражается на теле, а состояние тела – на сущности, в силу той самой постоянной циркуляции. Тем более, что человек – существо со сложной и развитой нервной системой, соответственно, нервные клетки сущности имеют несколько уровней, при развитии которых у нас возникли долговременная память, эмоции и мышление, а потом и творчество. Поэтому проблемы, улучшения и прорывы в мышлении и внутренней организации вообще у человека могут происходить как извне, так и изнутри. И так как ДНК постоянно участвует в этом процессе, мы разберём различные влияния, которые могут быть на неё оказаны. И как может помочь нашей главной молекуле Жизни технология, воплощающая уникальные знания Николая Викторовича Левашова – «Луч-Ник», основанная на работе пси-генератора первичных материй.

Генетические нарушения, заболевания

Многие слышали о тяжёлых недугах, вызванных генетическими нарушениями при развитии плода, а также о передаваемых по наследству от родителей или предков. Но стоит сказать, что по «наследству» могут передаться и менее «существенные», на первый взгляд, дисфункции. Причём они могут выражаться не столько в самом заболевании, сколько в склонностях, предпосылках или уязвимости к каким-то болезням. Чем же может помочь «Луч-Ник»? Напомню, что «Луч-Ник» работает через так называемое «биополе», т.е. через сущность. В случае с генетическими нарушениями, у самой сущности они могут отсутствовать. Тогда задача «Луч-Ника» – произвести корректирующее воздействие, способное восстановить гармонию тела и сущности, если естественным образом организм не в состоянии её обеспечивать. Так, воздействуя через сущность (биополе), он создаёт условия для разблокировки неактивных по каким-то причинам генов, которые как бы выпали из работы нашего организма. Притом, что физически они в ДНК присутствуют, но потоки первичных материй через них не текут, а значит – свойства генетики, закодированные данными генами, не проявляются. Также по образу молекулы ДНК на уровнях сущности могут быть восстановлены травмированные или даже отсутствующих гены в молекуле ДНК.

При описанных проблемах в ПО «Луч-Ник» имеет смысл включать «Системы организма», в которых существуют генетические, и связанные с ними, н

wowavostok.livejournal.com

Открыта первая молекула жизни на Земле

Первой «Молекулой Жизни» было соединение, недавно обнаруженное учеными в цианобактериях

Между тем есть весомые причины полагать, что появлению ДНК-белкового мира три с половиной миллиарда лет назад предшествовали более простые формы жизни, основанной на РНК, говорят специалисты.

По гипотезе Гильберта (1986 год), во время эры, называемой «миром РНК», передаваемая генетическая информация кодировалась в молекулах РНК, а фенотип

Справка МК Справка

Цианобактерии – одни из наиболее примитивных живых организмов, фотосинтетические грамотрицательные бактерии; на ранних этапах существования нашей планеты они были одними из наиболее важных продуцентов атмосферного кислорода.

проявлялся в ряде каталитических свойств РНК. Но детали работы таких примитивных генетических систем до сих пор остаются загадкой.

Совсем недавно была предложена гипотеза о существовании еще более ранних, чем РНК-организмы, форм жизни, согласно которой генетическая информация в первых живых системах могла передаваться при помощи так называемых пептидных нуклеиновых кислот (ПНК), пишет www.nkj.ru. Такие гипотетические полимерные молекулы ПНК, в частности, могли быть построены из мономеров N-(2-аминоэтил)глицина (АЭГ). Полимерные цепи ПНК, построенные на основе АЭГ, синтезированы и активно исследуются. В частности, ряд фармацевтических компаний изучает возможность их медицинского применения в качестве «генетических глушителей», блокирующих работу определенных генов.

Но для принятия этой оригинальной гипотезы до недавнего времени существовало весьма серьёзное препятствие – аминоэтилглицин в природе элементарно не выявлялся.

Команда шведских и американских исследователей обнародовала в издании PLoS ONE результаты своей работы, в которой им удалось выявить присутствие АЭГ в некоторых цианобактериях. Данное открытие может привести к пересмотру наших представлений о зарождении жизни на Земле, считают эксперты.

Ученые изучили содержание АЭГ в стерильных культурах штаммов цианобактерий из коллекции Института Пастера. Содержание АЭГ в этих штаммах было довольно существенным и составляло от 281 до 1717 нг/г общей массы бактерий. Для подтверждения наблюдения ученые измеряли содержание АЭГ у цианобактерий, обитающих в естественных условиях водоемов пустынь Монголии, морей Катара и рек Японии, и обнаружили, что содержание АЭГ в них в среднем даже выше, чем в стерильных культурах.

Геномы двух из исследованных штаммов (Nostoc PCC 7120 и Synechocystis PCC 6803) удалось полностью расшифровать, что позволило ученым соотнести уровень содержания АЭГ со степенью филогенетического родства цианобактерий. Выяснилось, что, несмотря на то, что их геномы совпадали всего на 37%, уровень продукции АЭГ у этих штаммов был примерно одинаков. Наряду со способностью всех пяти морфологических групп цианобактерий синтезировать АЭГ, этот факт говорит о том, что способность продуцировать АЭГ является высоко консервативной и эволюционно примитивной особенностью этих организмов.

PLoS ONE

www.mk.ru

Сигнальная молекула жизни / Наука / Независимая газета

Много ли найдется химических веществ, удостоенных чести стать «молекулой года»? Оксиду азота, NO, по решению журнала «Science», эта честь выпала в 1992 году. Маленькая скромная молекула в конце прошлого века сделала головокружительную карьеру. Раньше ее считали лишь загрязнителем окружающей среды, который выбрасывается из промышленных труб и, окисляясь в воздухе, образует желтый «лисий хвост» – источник кислотных дождей. Однако в последнее время выяснилось, что оксид азота непрерывно вырабатывается в организме животных и человека, и он совершенно необходим как регулятор множества физиологических процессов, как универсальная «сигнальная молекула». Чтобы было понятно, о чем речь, напомним, что с оксидом азота связано действие знаменитой виагры и незаменимого нитроглицерина. Но ученые считают, что оксид азота может положить начало целому поколению самых разнообразных лекарственных средств.

Сегодня в мире выходит около тысячи статей в месяц, посвященных физиологической роли оксида азота, он фантастически популярен, биология оксида азота признана как отдельное научное направление. В 1998 году трое его исследователей американцы Роберт Ферчготт, Ферид Мьюред и Луис Игнарро получили Нобелевскую премию. По всеобщему признанию, вполне заслуженно. Но «за бортом» оказался британский ученый Сальвадор Монкада, вклад которого в биологию оксида азота не меньше, чем нобелевских лауреатов. И уж совсем забытым оказался вклад российских ученых в исследования физиологической роли оксида азота.

А ведь еще в начале 60-х годов прошлого века оксид азота в живых клетках стал изучать наш соотечественник, доктор биологических наук, заведующий лабораторией Института химической физики РАН Анатолий Ванин. Он первым показал, что оксид азота образуется в живых организмах, создал универсальный метод определения этого вещества в тканях и сейчас работает над применением оксида азота в медицине.

Судьба столкнула Анатолия Ванина с оксидом азота еще в 60-е годы, когда он, будучи аспирантом, «поймал» неизвестный ранее сигнал, который испускали клетки дрожжей при взаимодействии с электромагнитным полем. Этот метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), изобретенный в нашей стране, позволяет изучать химические соединения в биологических тканях. Сначала Ванин увидел незнакомый сигнал в клетках дрожжей, затем в клетках животных: в печени, в мышцах. Это был оксид азота, но не сам по себе, а в комплексе с ионами железа и белками. Именно в таком сочетании, как показал отечественный исследователь, NO устойчив и не окисляется. Его статья, опубликованная в 1967 году, признана мировым сообществом как первая работа по оксиду азота в живом организме.

Постепенно усилиями многих исследователей вырисовывалась физиологическая роль оксида азота. В 70-е годы Ф.Мьюред установил, что NO обладает положительным биологическим действием, активизируя работу важнейшего внутриклеточного фермента. Р.Ферчготт открыл фактор расслабления гладкой мускулатуры сосудов.

Предположение, что NO есть действующее начало этого фактора, параллельно зрело у нескольких исследователей. «Я понял это где-то в 1982–83 году», – подчеркивает Анатолий Ванин. В 1985 году он вместе с соавтором Н.А.Медведевой отправил статью в журнал «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины». Но статья увидела свет только через три года после отправки, и к тому времени аналогичное предположение уже опубликовали американцы и англичане. «Мы тогда не стали никому ничего доказывать, – говорит ученый, – просто продолжали работать».

Количество NO в организме очень важно знать, поскольку при избытке он из регулятора превращается в убийцу. Может наступить эндосептический шок, когда внезапно резко падает давление из-за того, что сосуды слишком сильно расслабляются. Оксид азота накапливается и при старении организма, провоцируя гибель клеток, в том числе нервных, как при болезни Альцгеймера. Благодаря такому спектру биологических свойств оксид азота – уникальный источник потенциальных лекарств.

Над этим сейчас и работает Анатолий Ванин вместе с физиологами и медиками из Всероссийского кардиологического центра. Они исследуют вещества для расслабления стенок сосудов и мышц, снятия спазмов, снижения давления. «Оксид азота входит в состав препарата в виде устойчивого комплекса, – объясняет Анатолий Федорович. – Эти комплексы доносят NO в защищенном виде, проходят через мембраны и отдают его туда, куда надо. А еще они противостоят апоптозу – запрограммированному самоубийству клеток и тканей. Как «живая вода».

Так что, можно рассчитывать, что чудесная маленькая молекула еще удивит мир и что вклад российской науки в ее исследование не будет забыт.

www.ng.ru

Учебно — исследовательская работа «ДНК

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №102

Дзержинского района Волгограда»

Учебно – исследовательская работа

«ДНК – молекула жизни»

Выполнила: Шаболдина Ксения,

ученица 3-а класса

Руководитель: Дмитриева

Марина Николаевна,

учитель начальных классов

Волгоград, 2016

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………………3

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Основные свойства живого………………..……………………….……………………………………..…………5

1.2. ДНК – молекула жизни…………………………………………………………..………5

1.3.Чудо – ягода банан…………………………………….…………………………..……..6

ГЛАВА 2. Опытно- исследовательская часть.

2.1 Эксперимент № 1. Обладает ли банан свойствами живого? ………………………………….7

2.2 Эксперимент № 2. Есть ли в клетках банана молекула ДНК?………………………………..9

Заключение……………………………………………………………………………….….10

Список литературы…………………………………………………………………………………….11

Введение

Интересная штука жизнь! Как живое отличить от неживого? И почему у утки рождаются утята похожие на утку, у собаки щенки похожие на собаку? Молодые люди, вырастая, с нетерпением ждут создания собственной семьи и появления детей, а потом с умилением обсуждают на кого похож ребенок, какие черты и качества он унаследовал от мамы, а какие от папы.

Интересная штука жизнь! Оказывается, все живые организмы состоят из маленьких клеток. Клетки живых организмов можно сравнить со сложным компьютером, который отвечает за такие проявления жизни как дыхание, движение, рост и размножение. Как в любом компьютере в клетках есть память, и эта память хранится в молекулах ДНК. Молекулы ДНК человек и животные получают от своих родителей и передают затем своим потомкам. Именно поэтому дети похожи на своих родителей. Вот я, например, внешне похожа на папу, но цвет глаз и волос у меня от мамы. А характер у меня сложный. В нем, видимо, перемешались и мамины, и папины черты, но при всем при этом я остаюсь самостоятельной личностью.

С животными тоже все понятно. Например, котята всегда похожи либо на маму кошку, либо на папу кота, значит, в их клетках тоже есть память – молекулы ДНК, которые они получают от своих родителей.

А как же растения? Они не ходят и не бегают, не разговаривают между собой, не растят своих детей. Может быть они не живые? Но, в то же время, на яблоне всегда вырастают яблоки, а на вишне каждый год созревают спелые вишни, а не груши или сливы. Значит ли это, что у них тоже есть память, заключенная в молекулу ДНК?

На эти вопросы я постараюсь найти ответ, исследуя всеми любимую, чудо – ягоду банан.

Цель исследования: доказать, что растения наравне с животными и человеком, являются живыми организмами.

Задачи исследования:

1. Изучить основные свойства живых организмов.

2. Узнать из литературных источников, что такое ДНК и какова ее роль в жизни живого.

3. На примере банана выяснить обладают ли растения свойствами живых организмов.

4. Определить экспериментально наличие молекулы ДНК в плодах банана.

Гипотеза: растения обладают основными свойствами живого – они дышат, питаются, растут, размножаются и сохраняют свои характеристики, передавая наследственную информацию из поколения в поколение посредством молекулы ДНК.

Объектом исследования является ягода банан, как представитель растительного мира.

Предметом исследования является определение жизни в бананах и выявление экспериментальным путем наличие в них молекулы ДНК.

Практическая значимость исследования:

— обретение новых знаний;

— расширение кругозора;

— приобретение опыта постановки элементарных научных экспериментов;

— приобретение опыта работы в команде (мама, папа и я) во время работы над исследованием для достижения результата;

— передача полученных знаний моим друзьям и знакомым;

— возможность использовать результаты исследовательской работы на уроках окружающего мира при изучении темы «Свойства живых организмов».

Изучение даст возможность школьникам познакомиться со свойствами живой природы, узнать про молекулу ДНК.

Структура исследования:

Работа состоит из изучения литературных источников, постановки экспериментов по выявлению свойств живых организмов в объекте исследования и выводов.

1. Литературный обзор

1.1. Основные свойства живого.

Живые организмы обладают целым рядом свойств: они дышат, питаются, растут, дают потомство и умирают. Свойства живых организмов называют биологическими явлениями.

Живые организмы в процессе дыхания используют кислород, который берут из окружающего воздуха, а выделяют углекислый газ.

Все живые организмы питаются. В процессе питания поступают вещества, необходимые для роста, развития и жизнедеятельности организма.

В процессе жизни организмы растут. Рост – это увеличение массы. Разные организмы растут с неодинаковой скоростью: одни очень медленно, другие – быстро.

Живые организмы обладают удивительным свойством – дают потомство. У волков рождаются волчата, у кошки – котята, из икринок рыб выводятся мальки, которые растут и превращаются во взрослых рыб, из семян пшеницы вырастает взрослое растение пшеницы, а из семян банана – банан. Этот процесс называется размножением.

Размножение – это свойство живых организмов производить потомство.

Все перечисленные свойства характеризуют только живые организмы. После смерти в организме полностью прекращаются все жизненные процессы.

1.2. ДНК – молекула жизни.

Ученых давно интересовала тайна главного свойства всех живых организмов – способности к размножению и воспроизведению своего потомства. Почему дети – идет ли речь о людях, медведях или рыбах – похожи на своих предков? Для того чтобы открыть тайну, биологи исследовали самые разные организмы.

Шестьдесят два года назад было сделано замечательное научное открытие. Английский физик Френсис Крик и американский биолог Джеймс Уотсон разгадали секрет преемственности поколений у живых организмов. Они открыли замечательную молекулу ДНК, которая хранит всю информацию о живом организме и передается от родителей потомкам. Таким образом, нам стало известно, что за сходство детей и родителей отвечают особые частицы живой клетки – хромосомы. Они похожи на маленькие палочки. Небольшие участки палочки-хромосомы назвали генами. Генов очень много и каждый отвечает за какой-нибудь признак организма. Если говорить о человеке, то один ген определяет цвет глаз, другой – форму носа. Гены являются участками молекулы ДНК. Поэтому получается, что основная функция этой молекулы хранить и передавать информацию потомству.

Открытие молекулы ДНК было очень важным для биологии и медицины, не случайно эту молекулу называют молекулой жизни. Ученые Уотсон и Крик получили за это Нобелевскую премию, которая является высшей наградой в научном мире.  
  1.3.Чудо – ягода банан.

Объектом исследования был выбран банан, как представитель растительного мира. Банан — одно из самых древних выращиваемых растений. Его родиной считаются острова Малайзии. Сейчас бананы выращиваются преимущественно в Центральной и Южной Америке. За это латиноамериканские страны получили прозвище «банановых республик». В нашей стране бананы выращиваются в рамках эксперимента в Ставрополе и на Алтае.

С биологической точки зрения банан — это трава, которая искусно маскируется под пальму. Это очень крупное растение, не имеющее твердого ствола. Сразу из корневища растет короткий стебель, от которого берут начало многочисленные крупные листья. В нижней части листья плотно прижатые друг к другу, каждый следующий лист растет как бы за пазухой у предыдущего. Внешне это похоже на ствол дерева, но на самом деле это ложный стебель, который достигает в высоту до 10 метров. Через 7-8 месяцев после начала роста банан начинает цвести, а затем появляются сочные и всеми любимые плоды. Плод банана – мясистая ягода с кожистой оболочкой и большим количеством семян внутри. Культурные сорта бананов, в отличие от дикорастущих, лишены семян. После образования плодов вся надземная часть растения отмирает, а от корней отрастают подземные стебли, которые дают начало новым растениям.

Банан — самый популярный выращиваемый фрукт в мире.

2.ОПЫТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.

Эксперимент № 1

Сначала нам предстояло выяснить, относятся ли растения к живой природе? Экспериментальным растением являлся банан.

Из литературы мы узнали, что все живое обладает рядом свойств: растут, развиваются, дышат, размножаются и т.д. Мы решили проверить, обладает ли этими свойствами плоды банана. Так как бананы в нашей местности не растут, а их плоды к нам завозят из других стран, мы обратились к интернету и вот, что узнали.

1.Бананы растут. Увеличивают свою массу и размеры.

2.Бананы развиваются. На них появляются цветы и плоды.

3. Бананы размножаются. Размножение происходит либо за счет семян, которые созревают в плодах, либо частями корня.

4. Бананы дышат Я задумалась. Когда я дышу на стекло, оно запотевает, интересно, а бананы дышат? Мы провели исследования.

• Купили связку зеленых бананов.

• Положили их в сухую стеклянную банку и закрыли крышкой.

• На следующей день, на внутренних стенках банки появились капельки воды и стекло запотело (Приложение 1).

Вывод: бананы, как и все живое, дышат.

Таким образом, бананы проявляют свойства живого. Следовательно, они относятся к живой природе.

Эксперимент № 2

Из литературных источников мы выяснили, что все живые организмы обладают биологической памятью, записанной в молекуле ДНК. В предыдущем эксперименты мы доказали, что бананы проявляют свойства живых организмов, значит у них должна быть и молекула ДНК. Это нам предстояло выяснить в ходе эксперимента по извлечению молекулы ДНК из плодов банана (Приложение 2).

Для опыта нам потребовались:

Этапы выделения ДНК из банана:

1. Нужно взять банан, разделить его на мелкие кусочки и положить в емкость. Потом тщательно измельчить вилкой, превратив его в однородную кашицу.

2. Добавить к банановой кашице 150 мл воды, 1 столовую ложку соли, 1столовую ложку средства для мытья посуды. Все хорошенько перемешать. Моющее средство разрушает стенки клеток и молекула ДНК попадает в раствор. В клетках ДНК прочно связана с белками. Добавление соли позволяет отделить белки от нитей ДНК и выделить молекулу ДНК в чистом виде (Приложение 2).

3. Аккуратно отфильтровать смесь через марлю (Приложение 3).

4. К полученному раствору добавить спирт. ДНК не растворяется в спирте и образует  в нем видимый осадок (Приложение 4).

Интересно было наблюдать, как через несколько минут, после добавления в отфильтрованную жидкость спирта, появляется причудливая, похожая на медузу, белая форма, которая плавает над слоем бананового пюре. Это «медуза» и есть ДНК – хранитель наследственной информации.

Вывод: на примере банана мы выяснили, что у растений как и у всех живых организмов есть молекула ДНК. Именно она хранит наследственную информацию и с помощью семян передает ее новым растениям банана.

Заключение

Изучение литературных источников и результаты проведенных экспериментов позволяют сделать вывод, что растения обладают всеми свойствами характерными для живых организмов. Они растут, дышат, размножаются, передают наследственную информацию потомкам и умирают. На практике удалось показать, что предмет нашего исследование – плоды бананы, дышат (эксперимент №1) и содержат в своих клетках наследственную информацию, которая хранится в выделенных нами молекулах ДНК (эксперимент №2).

Список литературы.

1. Природоведение.5 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ В.М.Пакулова,Н.И.Иванова.-М.: Дрофа,2014.-222.

2. Журнал для любознательных «Юный эрудит» № 4(апрель 2011),36 стр.

3. http://www.policlinica.ru/analiz5_11.html

4. http://med-books.info/onkologiya_763/dnk-molekula-jizni-otkryitie-strukturyi.html

5. http://journal-shkolniku.ru/molekula-dnk.html

6. http://correct-food.com/20120130751/banan.html

7. http://rumagazine.com/informative/468-yunyy-erudit-mart-2011.html

infourok.ru

Молекула жизни: как ДНК стала «царицей биологии»

Впрочем, на этом «оптическом» приближении генетики и останавливались — методов, позволяющих заглянуть «внутрь» хромосомы, тогда не существовало. Поэтому генетика того времени существовала отдельно от наук «молекулярного уровня». Генетики скрещивали мух и кукурузу и наблюдали за результатом, не вдаваясь в микроскопические и тем более молекулярные детали происходящего. В этом смысле ранняя генетика была ближе к классическим зоологии и ботанике, чем к биохимии, от которой сегодня она неотделима.

В «молекулярном» же мире науки сороковых годов безоговорочно царили белки. Даже их греческое название — протеины, «первичные», передаёт благоговение биохимиков перед этой обширнейшей группой молекул, выполнявших, как считалось, все основные роли в живых организмах. К тридцатым годам было понятно, что белки состоят из двадцати аминокислот — невероятные возможности для комбинаторики! Были открыты ферменты, даже предсказаны некоторые аспекты белковой структуры.

По сравнению с белками ДНК с её четырьмя «кирпичиками» — нуклеотидами — казалась безнадёжно «глупой» молекулой, не способной к каким-либо «осмысленным» функциям. Популярной теорией того времени было, что ДНК всегда состоит из регулярных повторов нуклеотидов, представляя собой что-то вроде слегка усложнённого крахмала.

Генетики «поместили» наследственность в хромосомы, а биохимики установили, что те состоят из белка и ДНК. Как нетрудно догадаться, подавляющее большинство учёных считало само собой разумеющимся фактом, что наследственную функцию выполняет именно хромосомный белок — ДНК считалась второстепенной. Ей в лучшем случае дозволялось помогать белку заниматься «умными» делами.

Мёртвые бактерии, мёртвые мыши

В такой атмосфере Эвери, Маклеод и Маккарти опубликовали результаты своего революционного эксперимента. В качестве объекта изучения были выбраны пневмококки — бактерии, вызывающие пневмонию. Эти бактерии существуют в двух вариантах: R-тип, не вызывающий заболевания, и S-тип, способный убить заражённую им мышь.

Было известно, что бактерии S-типа могут «обращать в свою веру» неопасные R-бактерии. Более того, такое «обращение», или трансформация R-бактерий, возможна, даже если сами S-бактерии убиты нагреванием.

ria.ru

Молекулы жизни и смерти

Елена Клещенко
«Химия и жизнь» №10, 2018

Конференция «Молекулярная диагностика — 2018» состоялась 27–28 октября в «Президент-отеле» в Минске. Форум собрал 640 делегатов, с докладами выступили представители 15 стран. На конференции побывала Елена Клещенко.

Что это вообще такое — «молекулярная диагностика», зачем для нее придумали особый термин и модную аббревиатуру MDx? Разве обычный биохимический анализ крови работает не с молекулами? Да, в каком-то смысле так оно и есть: не с молекулами, а с химическими веществами. Биохимический анализ крови определяет присутствие в образце и концентрации веществ из некоего перечня, и предполагается, что все молекулы этого вещества имеют в целом одно и то же строение. Молекулярная диагностика имеет дело с такими молекулами, строение которых разнообразно и не всегда известно заранее: это ДНК, РНК, бактериальные белки, антитела человека. На нынешнем уровне — возможно, с единичными уникальными молекулами. А например, молекулярная эпидемиология изучает распространение инфекционной болезни не только по статистике заболеваемости в регионах, но и сравнивая геномы вирусных штаммов, выделенных от разных больных. При таком подходе в распоряжение врачей и ученых поступает огромное количество данных, поэтому особое значение (как и во всех областях современных наук о жизни) приобретает биоинформатика.

Антибиотики и «болезнь Х»

Современные люди боятся рака, инфарктов и инсультов, а вот инфекционных заболеваний — не очень. Они кажутся излечимыми и нестрашными, а что касается СПИДа, так им заражаются только аморальные люди из групп риска. На самом деле чем дальше, чем яснее, что эта идиллическая картинка далека от истины.

Сегодня в мире около 40 млн человек инфицированы ВИЧ, не менее 10 млн больны туберкулезом, а инфицированных, вероятно, гораздо больше — по данным ВОЗ, около четверти населения земного шара; более 300 млн заражены вирусными гепатитами. Гриппом и ОРВИ болеют 20–30% популяции каждый сезон; заболевания, конечно, несмертельные (если не считать младенцев и пожилых людей в тяжелом гриппе), но давайте прикинем, сколько лет жизни в сумме каждый из нас провел с больной головой, распухшим носом и пониженной до нуля трудоспособностью. А есть еще и другие, кроме СПИДа, заболевания, передающиеся половым путем, и в них нет ровно ничего смешного. Несмотря на усилия просветителей, люди все еще мало знают о папилломавирусах, в том числе о подтипах высокого риска, которые вызывают рак шейки матки, а также другие виды раков. А клещевые инфекции? Нет, это не только в тайге. Юлия Геллер (National Institute for Health Development, Таллин) подчеркнула, что исследование природных очагов в Прибалтике практически не финансируется, но на основании имеющихся данных можно предположить, что переносимые клещами патогены встречаются в Эстонии повсеместно. Клещевые инфекции — проблема и для Беларуси, 40% территории которой покрыта лесами. Как рассказала Людмила Карань (ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора), постоянный очаг клещевого энцефалита недавно выявлен на территории Москвы.

Кроме известных нам, существуют и неизвестные заболевания. Кто знает, сколько инфекционных агентов персистируют в популяциях животных, но могут передаваться человеку? Так произошло с тем же ВИЧ — вирус иммунодефицита обезьян, как теперь известно, передался человеку, скорее всего, при употреблении в пищу обезьяньего мяса. Вирусом Эбола человек также может заразиться от животных, и кто может сказать, сколько еще у природы подобных сюрпризов? Специалисты ВОЗ прогнозируют появление «болезни Х» — пандемии, которая убьет миллионы людей. Неизвестно, что это будет за болезнь, что за возбудитель ее вызовет. Исходя из всего, что мы знаем о людях и микроорганизмах, гарантировать можно одно: она придет. Сейчас много говорят, например, о вирусе обезьяньей оспы: выяснилось, что он передается не только от животных людям, но и от человека к человеку. Летальность оценивается «всего» в 10%, но кто поручится, что вирус не станет более патогенным в результате мутации?

Это что касается естественных угроз. Однако не следует сбрасывать со счетов и угрозы антропогенные — биопреступления, биотерроризм, непреднамеренное создание опасных биообъектов. Биологическое оружие запрещено Женевской конвенцией 1925 года, но плохие парни могут играть и не по правилам, а доступность биотехнологий растет с каждым годом. Руководитель Роспотребнадзора, главный санитарный врач РФ Анна Попова, выступая на пленарном заседании в первый день конференции, упомянула гаражные биотехнологии как потенциальную угрозу национальной безопасности. Гаражный биотех назван так по аналогии с «гаражными изобретениями» — сейчас на самом деле необязательно работать в профильном институте, чтобы выделить ДНК и создать генно-модифицированную бактерию. Не то чтобы это было совсем просто, но теоретически уже возможно.

С другой стороны, можно не беспокоиться о сумасшедшем ученом, создающем у себя на кухне адскую чуму, когда к появлению супербактерий, вызывающих неизлечимые заболевания, приложил руку почти каждый из нас. Признавайся, читатель: назначал антибиотики сам себе? Прекращал самовольно курс антибиотиков, назначенный доктором? Поздравляем, ты враг человечества. Впрочем, и доктор не без греха, если выписал антибиотик «на всякий случай».

О проблеме лекарственной устойчивости микроорганизмов на конференции говорилось много. Проблема эта в последние пять лет обсуждается на самом высоком уровне. Одним из катализаторов послужило выступление в Давосе в 2014 году выдающегося британского экономиста Джима О’Нила. Самый впечатляющий его прогноз, который цитируют все, — если лекарственная устойчивость будет прогрессировать теми же темпами, что сейчас, то к 2050 году 10 млн человек ежегодно будет умирать от инфекционных заболеваний. Фактически мы вернемся в эру до открытия антибиотиков, к ситуации, знакомой нам из художественной литературы: туберкулез — приговор, воспаление легких — смертельно опасное заболевание, почти каждый взрослый человек в детстве видел смерть брата, сестры или товарища по играм. После такого о деньгах говорить неловко, и все же: сопутствующий ущерб мировому ВВП составит 8%, или более 210 триллионов долларов. Просто вообразите, что мы снова не умеем лечить туберкулез, только нас намного больше, чем в XIX веке, и живем мы теснее.

В 2016 году проблема антибиотикорезистентности обсуждалась на специальной сессии Генеральной ассамблеи ООН, а в сентябре 2017 года было опубликовано распоряжение правительства РФ по предупреждению и ограничению распространения антимикробной резистентности. Каждая страна должна будет принять меры и отчитаться в этом перед мировым сообществом. Как отметил член-корреспондент РАН Роман Козлов (Смоленский государственный медицинский университет МЗ РФ), «то, что обсуждали в профессиональной среде, стало предметом обсуждения на государственном уровне, а без государственной поддержки эту проблему решить невозможно».

Понятно, что для решения ее нужно прежде всего повысить грамотность врачей и пациентов. Каждый антибиотик — невосстановимый ресурс человечества, назначать их надо по делу, а назначив — принимать до конца, не оставляя бактериям, пережившим первые дозы (то есть тем, которые обладают некоторой устойчивостью) шанса на спасение. Роман Козлов отметил, что особая проблема для России — деятельность антивакцинального лобби: люди отказываются от положенных прививок, коллективный иммунитет падает, в результате даже относительно безвредные бактерии могут выйти из-под контроля.

Но мы не победим ни старые инфекции, ни новые, ни антибиотикорезистентные, если не будем развивать молекулярную диагностику. Постановка диагноза по симптомам — это упущенное драгоценное время: далеко зашедшее развитие болезни, случаи инфицирования, которых могло бы не быть, если бы человек раньше узнал диагноз. Ту же антибиотикорезистентность можно выявить старым добрым микробиологическим методом, выращивая клетки на агаре с добавлением интересующего антибиотика, но это займет дни. А можно отсеквенировать ДНК бактерии и сразу ответить на вопрос: есть ли у нее гены резистентности к конкретному антибиотику? И это позволит назначить лекарство осмысленно, а не «попейте пока тетрациклин, и посмотрим на динамику». На современном этапе обеспечение биологической безопасности невозможно без молекулярной диагностики.

Геномы людей и геномы клеток

Понятно, что инфекционные болезни были в центре внимания у организаторов конференции. Но есть и другие аспекты, о которых нельзя забывать, например наследственные заболевания. И опять же не следует думать, что это случается с кем угодно, только не с нами и нашими детьми. Член-корреспондент РАН Сергей Куцев (Медико-генетический научный центр РАН, Москва) привел такую статистику: 5% новорожденных имеют наследственные или врожденные заболевания, 80% из них проявляются в младшем возрасте и отвечают за 40% случаев ранней детской смертности. А диагностика до сих пор зачастую остается симптоматической.

Существуют системы неонатального скрининга. Например, в большинстве американских штатов обязательный скрининг новорожденных включает 34 заболевания, в штате Нью-Йорк около 50. Исследуют, как правило, не гены, а маркеры в крови методами масс-спектрометрии. В России новорожденных проверяют на пять заболеваний: фенилкетонурию, врожденный гипотиреоз, галактоземию, муковисцидоз, адреногенитальный синдром. Это знакомый молодым мамам пяточный тест: из пятки младенца берут несколько капель крови, которые помещают на специальную бумагу. В некоторых регионах тестируют до 11 наследственных патологий, за деньги, в диагностических фирмах, можно проверить больше. За рубежом появляются и коммерческие тесты, ориентированные на гены.

Конечно, если скрининговый тест дал положительный результат, необходимо выполнить подтверждающий тест, чтобы узнать наверняка, прежде чем паниковать. Но даже когда результат положительный — в некоторых случаях это хорошая новость, если узнать ее рано: вовремя начатая терапия или простая коррекция диеты не позволят развиться патологии, ребенок вырастет практически здоровым. Сергей Куцев привел данные сравнительного исследования двух групп пациентов: у 178 человек наследственные заболевания были выявлены при скрининге, а у 142 — клинически. Тяжелые исходы у первой группы наблюдались всего в 2% случаев, а у второй — в 42%.

Есть и другой вариант — НИПТ, неинвазивное пренатальное тестирование. Новость последних лет — «жидкая биопсия», то есть определение ДНК плода в крови матери. Взятие крови намного менее травматично, чем настоящая биопсия, а мощность современных методов анализа ДНК позволяет выявлять таким образом, например, трисомии (лишние хромосомы).

Помимо однозначно патогенных мутаций есть и другие — отвечающие за мультигенные заболевания, то есть такие, которые связаны с состоянием множества генов. Подобных заболеваний намного больше, чем моногенных, вроде гемофилии, и их изучение, по сути, только начинается. Как сказал член-корреспондент РАН Дмитрий Сычев (Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования МЗ РФ, Москва), подход «ген-кандидат» уходит в историю. Его сменяет полногеномный ассоциативный анализ, он же полногеномный поиск ассоциаций, или GWAS — масштабное исследование, в котором сопоставляются некий фенотип, например болезнь или ее отсутствие, и генетические особенности. Если у здоровых людей в определенном месте определенного гена чаще стоит нуклеотид Т, а у больных G, можно предположить, что именно это отличие связано с болезнью, и таких значимых отличий иногда находят сотни для одной болезни. Это уже епархия персонализированной медицины, как и исследование генов, отвечающих за метаболизм лекарственных препаратов. Клиническая фармакология ближайшего будущего будет назначать больному лекарства, сообразуясь с его генетической картой.

Важнейшая область медицинской генетики — онкогенетика. Сейчас никто не спорит с тем, что нет единого заболевания под названием «рак», это слово объединяет множество болезней, которые надо по-разному лечить. И в основе их разнообразия лежат генетические изменения. Современная классификация онкологических заболеваний — уже не морфологическая, а молекулярная, она использует полимеразную цепную реакцию (ПЦР) или высокопроизводительное секвенирование. «Морфолог, который не имеет связей с генетической лабораторией, не имеет права ставить диагноз», — сказала Анна Портянко (Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова, Минск).

Член-корреспондент НАНБ Ольга Алейникова (Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии Минздрава Республики Беларусь, Минск) сделала сообщение о молекулярной диагностике в детской онкологии — эта область прекрасна тем, что из нее чаще приходят хорошие новости, некоторые ранние раки переходят в категорию излечимых. Практически нет ни одной лейкемии, где в патогенезе не лежала бы та или иная молекулярная поломка, но не все они одинаково опасны: при одних удается вылечить четверых из пяти детей, при других — лишь каждого третьего. Молекулярная диагностика позволяет дать прогноз и выбрать оптимальное лечение.

NGS и MALDI-TOF

Конечно, на конференции не обошлось без разговора о методах, которые делают возможными все эти замечательные исследования, позволяют ставить такие вопросы, как «насколько разнообразны вирусы внутри одного пациента», «как эволюционирует геном опухоли» и «давайте быстро узнаем, убьет ли эту бактерию рифампицин». Секция, посвященная NGS — next generation sequencing, оно же высокопроизводительное или массовое параллельное секвенирование, — началась в 8:30 утра, и зал был полон.

Напомним, почему next generation. Секвенированием первого поколения сейчас называют секвенирование по Сэнгеру (см. «Химию и жизнь № 8, 2018) — классический метод, который когда-то лег в основу первых приборов для автоматического секвенирования, да и по сей день считается наиболее надежным. «Секвенирование следующего поколения», оно же «высокопроизводительное», — собирательное название множества методов, которые появились после 2000 года и не используют сэнгеровскую технологию. Они основаны на разнообразных принципах, общее у них то, что читается одновременно множество нитей ДНК, зато довольно коротких — как правило, сотни нуклеотидов, а затем программное обеспечение состыковывает прочтенные кусочки текста в единую последовательность.

К NGS относится, например, секвенирование Solexa (Illumina), то есть технология, разработанная в компании Solexa, позднее приобретенной компанией Illumina. Суть ее в том, что, когда к цепочке ДНК присоединяется очередной нуклеотид, комплементарный исследуемой цепочке, прибор регистрирует вспышку — каждый из четырех нуклеотидов несет флуоресцентную метку своего цвета. «Иллюмина» сегодня — один из лидеров рынка. Компания Thermo Fisher Scientific предлагает клиентам ионное полупроводниковое секвенирование — оно основано на регистрации протона Н⁺, который высвобождается, когда к цепочке присоединяется очередной нуклеотид.

А вот то, что предлагает своим клиентам британская компания Oxford Nanopore Technologies, — это уже секвенирование третьего поколения. Нанопоровое секвенирование — очень элегантный метод: молекула ДНК или РНК протаскивается через пору в мембране, помещенной в специальную камеру с раствором; по разные стороны от мембраны есть разность потенциалов. В зависимости от того, какое азотистое основание проходит сквозь пору, сила тока падает и снова растет. Эти колебания регистрируются, и по ним восстанавливается нуклеотидная последовательность! Недостаток метода — его относительно низкая точность, а преимущества — возможность работать с буквально единичными молекулами и фантастически длинные прочтения (риды), то есть последовательности, которые можно считать с одного фрагмента ДНК. Как напомнила в своем докладе Луиза Ладбрук (отдел продаж Oxford Nanopore Technologies, Великобритания), в этом году была достигнута рекордная длина рида — более 2 200 000 нуклеотидов. Два с лишним миллиона! Новый прибор Oxford Nanopore, PromethION, может прочитать 7 терабаз за 48 часов. Еще один важный плюс нанопоровских секвенаторов — их компактность: многие из них выглядят, как карманные устройства, подключаемые через USB-порт к ноутбуку или смартфону. Идея в том, чтобы секвенировать всегда и везде, определять геномы вирусов, растений и животных в полевых условиях, быстро и относительно недорого. Однако эти секвенаторы приобретают и стационарные лаборатории для решения серьезных экспериментальных задач.

Олег Гусев (RIKEN — Казанский федеральный университет), много лет работающий в Японии, рассказал о консорциуме MUSCLE-FANTOM — совместном проекте института японского института RIKEN и КФУ. Это первый консорциум по геномике, которым руководят русские исследователи. Он возник как продолжение знаменитого проекта FANTOM, который занимается некодирующей частью генома млекопитающих, — тем, что раньше легкомысленно называли мусорной ДНК. Как выяснилось, этот «мусор» регулирует активность генов, поэтому «осмысленная» часть, кодирующая белки, без него ничто. MUSCLE-FANTOM исследует механизмы формирования и ремоделинга мышц человека, активность промоторов и энхансеров транскрипции РНК в мышечной ткани в норме и при патологии. Оказывается, множество мутаций, связанных с болезнями, находится вовсе не в кодирующих областях, которые обычно секвенируют, а в тех же энхансерах. А для этих исследований необходимы современные технологии NGS. Я спросила Олега Гусева, почему они выбрали нанопоровое секвенирование, как-никак метод новый, непривычный. Оказалось, именно из-за длинных ридов: для задач проекта бывает важно прочесть целиком полноразмерную РНК: «Иллюминовские короткие прочтения этого не могут дать. Здесь приходит на помощь Oxford Nanopore».

Многие доклады на этой секции были посвящены нетривиальным применениям высокопроизводительного секвенирования, не всегда именно медицинским. Камиль Хафизов (ЦНИИЭ Роспотребнадзора, Москва) рассказал о проекте, совместном со Сколтехом, по анализу продуктов питания растительного происхождения, например чая. «То, что вы завариваете, — далеко не всегда то, что написано на коробочке. А попутно там еще много плесневых грибов обычно, так что вы завариваете грибы», — пояснил Хафизов. Об анализе пчелиного меда с помощью NGS подробнее рассказала Анна Сперанская (ЦНИИЭ, МГУ им. М. В. Ломоносова; Сколковский институт науки и технологий, Москва). Когда продавец называет свой мед «липовым» или «гречишным», он не обязательно врет — возможно, он честно вспоминает, какие растения цвели во время сбора, но вряд ли знает точно, к этим ли растениям летали его пчелы, или, может быть, к каким-то другим. Это можно проверить с помощью анализа пыльцы под микроскопом, но данный метод не всегда позволяет определить растение до вида и требует высокой квалификации. А вот секвенирование определенных участков ДНК растений (баркодов) дает более точный ответ. В конце доклада Анна добавила, что коллеги всегда с интересом следят за их работой, спрашивают, не закончен ли уже ДНК-анализ вот этой баночки и нельзя ли перейти к органолептическому исследованию содержимого…

Павел Скумс (факультет информатики Университета штата Джорджия) рассказал о молекулярно-биоинформатических детективах — о том, как на современном этапе расследуются вспышки вирусных заболеваний. В этих историях не всегда виноваты природа и чье-то невезение. Бывает, что озлобленный человек, зная, что у него вирус, нарочно игнорирует меры безопасности, бывает и похуже — наркозависимый медработник ворует обезболивающие у пациентов, не меняет шприц и заражает множество людей вирусным гепатитом. Кроме того, и при расследовании самых обычных эпидемий важно бывает установить ее начало. В этой области технологии NGS совершили прорыв — там, где раньше удавалось получить один вирусный геном, теперь получают несколько десятков, а сравнение мутаций в этих геномах (конечно, не на глазок, а с помощью методов биоинформатики) позволяет установить, кто из них от кого произошел и, соответственно, кто кому передал вирус. В этом исследовании можно учитывать не только информацию о геномах, но и то, что происходит в макромире, например, эпидемиологические данные или математические свойства социальных связей, объединяющих людей (последнее умеет делать алгоритм QUENTIN, разработанный докладчиком с коллегами).

Кроме высокопроизводительного секвенирования, есть ДНК-микрочипы. Принцип метода следующий: к чипу пришиваются ДНК-зонды, комплементарные определенным последовательностям. Если с конкретным зондом гибридизуется ДНК образца, в данной точке при лазерном сканировании чипа появляется флуоресцентное свечение — это значит, что данная последовательность есть в анализируемой ДНК. Во многих случаях практичнее использовать их, а не NGS. Для анализа белков широко применяются иммуночипы с антителами к специфическим белкам — например, к тем, что характерны для патогенных бактерий.

Секвенирование нуклеиновых кислот — наше всё, но в последнее время много говорят о новом аналитическом методе: MALDI-TOF. Метод MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization) основан на получении масс-спектра компонентов под действием коротких высокоинтенсивных импульсов лазера. Для идентификации биомолекул он применяется в сочетании с технологией TOF (time of flight) — разделения ионов в вакууме на основе разного времени их пролета. С помощью MALDI-TOF уже определяют и видовую принадлежность патогенов, и антибиотикорезистентность бактерий, и даже то, не выпивал ли пациент в последние недели (ничего смешного: при патологиях печени бывает жизненно важно убедиться, что больной не лжет врачу на этот счет).

О ситуации с молекулярной диагностикой в России рассказал на пленарном заседании Герман Шипулин (ЦНИИЭ Роспотребнадзора), ответственный секретарь оргкомитета и один из самых главных организаторов конференции. В РФ сейчас свыше 5000 лабораторий молекулярной диагностики. Установлено около 500 приборов для секвенирования по Сэнгеру и около 200 — для NGS. (Это мало: Олег Гусев иронично заметил, что в Китае отсеквенировано больше геномов собак, чем у нас — людей. Но радует положительная динамика.) Вопрос с реагентами практически решен благодаря производству в ЦНИИЭ, компаниям «ДНК-технология», «Вектор-Бест». Понятно, что наши реагенты адаптированы к приборам иностранных фирм. Тем не менее первый отечественный капиллярный секвенатор «Нанофор-05» от компании «Синтол» уже неплохо себя показал. Технологиями одномолекулярного секвенирования занимается российская компания «ГАММА-ДНК» в Сколково, создание NGS-секвенатора планирует и «Синтол».

Вместо заключения

Помните «Колыбель для кошки» Курта Воннегута, Четырнадцатый том сочинений Боконона? «Может ли разумный человек, учитывая опыт прошедших веков, питать хоть малейшую надежду на светлое будущее человечества?» — «Прочесть Четырнадцатый том недолго. Он состоит всего из одного слова и точки: „Нет“». Трудно не процитировать классика, когда думаешь обо всем этом. О «болезни Х», о растущей численности городского населения и бедности стран третьего мира. О человеческой глупости, которая мешает соблюдать элементарные меры безопасности, побуждает покупать в аптеке антибиотик «просто так» и прекращать его пить на третий день. О той разновидности глупости, которая радуется эпидемии в чужой стране и не понимает, что это аплодисменты пожару в соседской квартире, — патогены не знают, что такое государственные границы. Об откровенно суицидальной активности антипрививочников и ВИЧ-отрицателей. О медленной реакции руководящих органов всех стран. Но потом посмотришь в зал во время доклада — врачи, ученые, производители приборов и реагентов, люди, принимающие решения на всех уровнях; Россия, Беларусь, Украина, Прибалтика, Казахстан, США, Великобритания, Китай, Япония… Столько людей, которые понимают, что происходит, и знают, что делать. Все же есть небольшая надежда, что человечество сдаст экзамен на выживание.

elementy.ru

Презентация на тему «Молекула Жизни»

Презентация на тему: Молекула Жизни

Скачать эту презентацию

Скачать эту презентацию

№ слайда 1 Описание слайда:

ДНК.Молекула Жизни Работа учениц 9”А”классаКозловой Елизаветы и Мыскиной Кристины

№ слайда 2 Описание слайда:

Люди знали о том, что признаки передаются от родителей к потомству

№ слайда 3 Описание слайда:

Кто впервые доказал, что наследственная информация в ядре? Эксперимент Херши—Чейз

№ слайда 4 Описание слайда:

История развития строения молекул ДНК Мишер 1869 год

№ слайда 5 Описание слайда:

Открытие Уотсона и КрикаДжеймс Уотсон Френсис Крик

№ слайда 6 Описание слайда:

Где находится молекула ДНК?ДНК находится в ядре клетки

№ слайда 7 Описание слайда:

Виды упаковки ДНКВыделяются 4 уровня упаковки ДНК в хромосоме.1)Образуются “бусины” нуклеосомы.2)Образуются фибрилла.3) Формируются петли4) Хромосома

№ слайда 8 Описание слайда:

Уровни упаковки ДНК. Генетический код В одной молекуле ДНК находится достаточно информации для того, чтобы заполнить 1000 книг. Это зашифровано в ДНК, изображённой на картинке. Все черты человека зашифрованы алфавитом, символизируемом буквами А, Т, С, G.

№ слайда 9 Описание слайда:

Репликация ДНК Репликация ДНК – это процесс копирования дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и делится между дочерними клетками.

№ слайда 10 Описание слайда:

Проблема №2Происхождение человека. Тело человека содержит примерно 100000000000000 клеток. В Ленинской библиотеке 43 миллиона книг.Как известно в 1 клетке 46 хромосом, в каждой хромосоме 2молекулы ДНК. Получаем что в одной клетке можно хранить1010 книг

№ слайда 11 Описание слайда: № слайда 12 Описание слайда:

Летом 2000 года появились сообщения о том, что полностью определена последовательность нуклеотидов всего генома человека

№ слайда 13 Описание слайда:

Глобальные проблемы человечества и пути их решения.

№ слайда 14 Описание слайда:

Проблема№3Где можно применить знания?

№ слайда 15 Описание слайда:

Проблема№4 Генетически модифицированные продукты ГМО — продукты питания опасны! Употребление генетически модифицированных растений (ГМО) приводит не только к гибели животных. Там где выращивают ГМ-растения стали исчезать почвенные бактерии. Кроме того появляются ГМ-растения способные вытеснить обычные виды. Большой крысенок — нормальный крысенок из группы «Контроль». Маленький крысенок – недоразвитый крысенок из группы «ГМ-соя».

№ слайда 16 Описание слайда:

ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость. В ходе процесса, называемого репликацией ДНК, образуются две копии исходной цепочки, наследуемые дочерними клетками при делении, таким образом образовавшиеся клетки оказываются генетически идентичны исходной.Генетическая информация реализуется при экспрессии генов в процессах транскрипции (синтеза молекул РНК на матрице ДНК) и трансляции (синтеза белков на матрице РНК).Последовательность нуклеотидов «кодирует» информацию о различных типах РНК: информационных, или матричных (мРНК), рибосомальных (рРНК) и транспортных (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на основе ДНК в процессе транскрипции. Роль их в биосинтезе белков (процессе трансляции) различна. Информационная РНК содержит информацию о последовательности аминокислот в белке, рибосомальные РНК служат основой для рибосом (сложных нуклеопротеиновых комплексов, основная функция которых — сборка белка из отдельных аминокислот на основе иРНК), транспортные РНК доставляют аминокислоты к месту сборки белков — в активный центр рибосомы, «ползущей» по иРНК.

№ слайда 17 Описание слайда:

Повреждения ДНК ДНК может повреждаться разнообразными мутагенами, к которым относятся окисляющие и алкилирующие вещества, а также высокоэнергетическая электромагнитная радиация — ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Тип повреждения ДНК зависит от типа мутагена. Например, ультрафиолет повреждает ДНК путём образования в ней димеров тимина, которые образуются при образовании ковалентных связей между соседними основаниями.Оксиданты, такие как свободные радикалы или перекись водорода приводят к нескольким типам повреждения ДНК, включая модификации оснований, в особенности гуанозина, а также двуцепочечные разрывы в ДНК. По некоторым оценкам в каждой клетке человека окисляющими соединениями ежедневно повреждается порядка 500 оснований]. Среди разных типов повреждений наиболее опасные — это двуцепочечные разрывы, потому что они трудно репарируются и могут привести к потерям участков хромосом (делециям) и транслокациям.Многие молекулы мутагенов вставляются (интеркалируют) между двумя соседними парами оснований. Большинство этих соединений, например, этидий, дауномицин, доксорубицин и талидомид имеют ароматическую структуру. Для того, чтобы интеркалирующее соединение могло поместиться между основаниями, они должны разойтись, расплетая и нарушая структуру двойной спирали. Эти изменения в структуре ДНК мешают транскрипции и репликации, вызывая мутации. Поэтому интеркалирующие соединения часто являются канцерогенами, наиболее известные из которых — бензопирен, акридины, афлатоксин и бромистый этидий. Несмотря на эти негативные свойства, в силу их способности подавлять транскрипцию и репликацию ДНК, интеркалирующие соединения используются в химиотерапии для подавления быстро растущих клеток рака.

№ слайда 18 Описание слайда:

Связь мутаций с репликацией ДНК Процесс возникновения мутации.

№ слайда 19 Описание слайда:

Учёные, работающие над расшифровкой генома человека, опубликовали полную генетическую карту хромосомы 1, которая была последней из не полностью секвенсированной хромосомой человека. Карта хромосомы 1, как и остальных, была опубликована в номере 334 журнала Nature от 18 мая 2006 года. Собственно работа по секвенсированию хромосомы 1 была завершена в конце 2005 года — статья коллектива из нескольких десятков авторов поступила в редакцию 24 декабря 2005, а принята к публикации 28 марта 2006 года. Нужно отметить, что предварительная генетическая карта человека была опубликована в 2003 году, что ознаменовало формальное завершение проекта Human Genome. В его рамках были секвенсированы фрагменты генома, содержащие 99% генов человека. Точность идентификации генов составила 99,99%. Однако на момент завершения проекта полностью секвенсированы были лишь четыре из 24 хромосом. Дело в том, что помимо генов хромосомы содержат фрагменты, не кодирующие никаких признаков и не участвующие в синтезе белков. Роль, которые эти фрагменты играют в жизни организма пока остается неизвестной, но все больше исследователей склоняются к мнению, что они отнюдь не являются мусором, и их изучение требует самого пристального внимания. Завершающая часть работы по секвенсированию генома человека заняла у учёных около трёх лет. Расшифровка хромосомы 1 потребовала наибольшего времени, поскольку эта хромосома — самая длинная во всем геноме. Она в шесть раз длиннее самых коротких хромосом (21, 22 и Y). В ней находится около 8% генетического кода: 3141 ген и 991 псевдоген, причем многие кодирующие последовательности перекрываются. Мутации и нарушения в хромосоме ответственны за возникновение более чем 350 заболеваний, включая рак. Так что важность публикации полной карты этой хромосомы сложно переоценить.

№ слайда 20 Описание слайда:

УСТАНОВЛЕНИЕ ОТЦОВСТВА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОДСТВА. ОСПАРИВАНИЕ ОТЦОВСТВА НА ОСНОВАНИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДНК.  Молекулярно-генетическое исследование ДНК на предмет установления отцовства базируется на сравнении высокополиморфных фрагментов ДНК предполагаемого отца и ребенка. Ребенок получает половину всей своей ДНК от биологической матери, другую половину – от биологического отца. Согласно Приказа Министерства Здравоохранения России Ν 161 от 24.04.2003 года для доказательства факта отцовства достаточно вероятности отцовства 99,90%. При установлении отцовства без материала матери, сложнее достичь уровня необходимой достоверности, чем в случае тестирования всей семьи. Поэтому, когда ДНК-экспертиза проводится с целью установления или оспаривания отцовства в судебном порядке, судьи настаивают на одновременной сдаче биологического материала от предполагаемого отца, ребенка и биологической матери. Именно в этих случаях формулировка заключения, выданного судебно-медицинским экспертом, проводившим исследование, не должна вызывать никакого сомнения. Для исключения факта отцовства необходимо получить как минимум три несовпадения между изучаемыми фрагментами ДНК предполагаемого отца и ребенка. Все генетические исследования, проводимые в лаборатории, основаны на использовании частотных характеристик, которые получены для популяций, населяющих Россию.Установление отцовства с помощью исследования молекулы ДНК – это возможность получить абсолютно достоверный, научно обоснованный результат, который является важным аргументом в решении многих юридических проблем.Лаборатория молекулярной диагностики и геномной дактилоскопии «ГосНИИ генетика» проводит судебно-медицинские молекулярно-генетические эксперизы по установлению родства. Начиная с 1992 года, научные сотрудники лаборатории исследуют молекулу ДНК на предмет установления родственных связей. За это время более 90% всех обращений сводится к желанию установить отцовство. Причем, большинство людей стремится вначале узнать правду, проведя исследование конфиденциально, и только потом, в случае надобности, обращаются в судебные инстанции для узаконивания возникших юридических проблем. Так поступают мужчины, которые не хотят беспокоить своих жен подозрениями, а просто нуждаются в документальном подтверждении родства по тем или иным соображениям. Ведь по статистике лишь в одном случае из пяти отцовство исключается, а значит, подозрения возникают напрасно. Иногда обращаются и родители предполагаемого отца, не доверяя своей невестке. В случае пренатального (дородового) определение отцовства чаще обращаются будущие матери, не способные однозначно ответить на вопрос об отце своего будущего ребенка.

№ слайда 21 Описание слайда:

В течении первой четверти XX 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.

№ слайда 22 Описание слайда:

Берегите свою информацию!

ppt4web.ru