WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

ДНК, що дозволяє проведення порівняльної гібридизації геномів та аналіз рівня експресії бігатьох генів одночасно (хоча в останньому випадку мова йде про детекцію РНК, а не ДНК).
Ще одним з поширених методів роботи з ДНК є секвенування, тобто встановлення її нуклеотидної послідовності. Численні проекти секвенування та аналізу ДНК в останні роки 20-го століття та на початку 21-го привели до встановлення послідовностей та опису геномів багатьох організмів всіх головних таксономічних груп. Найбільшим та найбільш відомим з них став проект геному людини.
Генна інженерія
Сучасні біологія і біохімія інтенсивно використовують методи, засновані на рекомбінантній ДНК. Рекомбінантна ДНК - штучно створена людиною послідовність ДНК, частини якої можуть бути синтезовані хімічним шляхом, за допомогою ПЛР, або клоновані з ДНК різних організмів. Рекомбінантні ДНК можуть бути трансформовані в клітини живих організмів у складі плазмід або вірусних векторів[102]. Генетично модифіковані тварини і рослини зазвичаймістять рекомбінантні гени, вбудовані в їхні хромосоми. Тоді як генетично модифіковані бактерії і дріжджі використовуються для виробництва рекомбінантних білків, тварини використовуються в медичних дослідженнях[103], а рослини з покращеними харчовими якостями - в сільському господарстві[104][105].
Судово-медична експертиза
Судмедексперти використовують знайдені на місці злочину ДНК крові, сперми, шкіри, слини або волосся для ідентифікації злочинця. Процес ідентифікації називається генетичним фінґерпринтингом або визначенням картини (профайлу) ДНК. У фінґерпринтингу порівнюється варіабельні ДНК геному, наприклад, короткі тандемні повтори й послідовності мінісателітів різних людей. Це дуже надійний метод визначення злочинців[106], хоча визначення може бути утруднене при забрудненні сцени злочину ДНК інших людей[107].
Фінґерпринтинг був розроблений в 1984 році британським генетиком Алеком Джеффрейсом (Alec Jeffreys)[108] і вперше використаний як доказ у суді над Коліном Пітчфорком (Colin Pitchfork) в справі, де він був звинувачений у вбивстві й згвалтуванні[109].
Наразі в багатьох західних країнах, наприклад, Великобританії і США, у злочинців, звинувачених у злочинах деяких типів, забирається зразок ДНК для бази даних. Це допомогло визначити винних в раніше нерозкритих злочинах, оскільки ДНК зберігається на речових доказах. Ще цей метод використовується для визначення особи у разі масової загибелі людей[110] та багатьох інших тестах. Зокрема, крім встановлення злочинців, метод фінґерпринтингу використовується для проведення тесту на батьківство, встановлення відповідності донорських органів, діагностики генетичних хвороб та дослідження популяцій тварин.
Біоінформатика
Біоінформатика включає обробку даних (data mining), що міститься в послідовності ДНК. Розвиток комп'ютерних методів зберігання і пошуку такої інформації привів до розвитку таких напрямів інформатики, що знайшли й інше застосування, як ССА (string searching algorithm), машинне навчання і організація баз даних[111]. Алгоритми типу ССА, які шукають певну послідовність "букв" у більшій послідовності букв, були розроблені для пошуку специфічних послідовностей нуклеотидів[112]. В інших комп'ютерних застосуваннях, наприклад, текстових редакторах найпростіші алгоритми справляються з цим завданням, але прогляд послідовності ДНК належить до складних задач, тому що вони дуже великі й складаються всього з чотирьох букв. Схожа проблема виникає при порівнянні послідовностей із різних організмів (sequence alignment), яке використовується у вивченні філогенетичних взаємин між цими організмами й функцій білків[113]. Дані про послідовність цілих геномів, одним з найскладнішим з яких є геном людини, важко використовувати без опису, що вказує на положення генів і регуляторних послідовностей на кожній хромосомі. Ділянки ДНК, послідовності якої містять фрагменти, асоційовані з генами, що кодують білки або РНК, можуть бути знайдені за допомогою спеціальних алгоритмів, які дозволяють передбачити наявність продуктів експресії генів до їхнього виявлення в результаті експериментів[114].
(А)"Плитка", яка складається з чотирьох молекул ДНК, орієнтованих під кутом 90° одна щодо іншої. З цих плиток можна побудувати ДНК-наномережу (Б).
ДНК і комп'ютери нового покоління
ДНК вперше була використана в обчислювальній техніці для розв'язку "проблеми гамільтонового шляху" [115], окремого випадку NP-повної задачі[116]. ДНК-комп'ютер має переваги щодо електронних комп'ютерів, оскільки теоретично вимагає менше енергії, займає менше місця і ефективніший із-за можливості одночасних підрахунків (див. Паралельні обчислювальні системи). Інші задачі, наприклад, задача "абстрактних машин" [117], задача здійсненностіі бульових формул і варіант задачі комівояжера були проаналізовані за допомогою ДНК-комп'ютерів[118]. Завдяки компактності ДНК вона теоретично може знайти застосування в криптографії, де може використовуватися для конструювання одноразових шифроблокнотів[119].
Історія і антропологія
Оскільки з часом в ДНК накопичуються мутації, які потім передаються по спадку, вона містить історичну інформацію, тож генетики можуть досліджувати еволюційну історію організмів (філогенетіку)[120].
Філогенетика - метод еволюційної біології. Якщо порівнюються послідовності ДНК усередині виду, еволюційні генетики можуть довідатися історію окремих популяцій. Ця інформація може бути корисною в різних областях науки, починаючи з екологічної генетики й закінчуючи антропологією, наприклад, ДНК використовувалася для ідентифікації десяти втрачених колін ізраїльових [121]. ДНК використовується для визначення батьківства і споріднених взаємин, наприклад, було доведено, що третій президент США Томас Джефферсон був батьком дитини рабині Салі Гемінгс. У Росії останки родини останнього царя Російської імперії Миколи II були також ідентифіковані за допомогою зразків ДНК, узятої у родичів, що живуть нині[122]. Метод, що використовується в таких випадках, схожий на метод, який застосовують у криміналістиці (див. вище)[123].
Література:
" Альбертс Б.; Брей Д.; Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки в 3-х томах. М.: Мир, 1994. 1558 с. ISBN 5-03-001986-3 (рос.) (Див. також частковий український переклад книги онлайн)
" Докинз Р. Эгоистичный ген, М.: Мир ISBN 5-03-002531-6 (рос.)
" История биологии с начала XX века до наших дней. М.: Наука, 1975. 660 с.
" Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987. 1064 с. (рос.)
" Пташне М. Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг лямбда. М.: Мир, 1989. 160 с., ISBN: 5-03-000854-3 (рос.)
" Уотсон Дж. Д. Двойная спираль: воспоминания об открытии структуры ДНК. М.: Мир, 1969. 152 с. ISBN : 5-93972-054 (рос.)
Loading...

 
 

Цікаве