Журнал для юных умов
Меню сайта

ДНК: чертежи вашего тела

В вашем теле более 3 миллиардов клеток, каждая из которых выполняет определенную работу. Одни клетки помогают вам видеть, другие - чувствовать вкус и осязание. Другие клетки позволяют вашему телу прыгать, бегать или бросать мяч. Но как клетки "узнают", какую работу им выполнять? Откуда они знают, как выполнять свою работу? Ответ заключается в ДНК, которая представляет собой что-то вроде чертежа или инструкции для вашего тела. По словам Риса Бейкера из Owlcation, ДНК указывает клеткам, как им выполнять свою работу.

Что такое ДНК?

ДНК, или чертеж вашего организма, написан особым алфавитом. В этом алфавите всего четыре буквы - A, T, G и C. Буквы, которые мы читаем в книгах или на экране компьютера, плоские. Алфавит ДНК не плоский. Он больше похож на красивую, изогнутую лестницу, называемую двойной спиралью. Буквы - это перекладины лестницы; перила лестницы состоят из особых атомов и сахаров.

Четыре буквы алфавита ДНК похожи на кусочки пазла. A и T подходят друг к другу, а G и C - друг к другу. Из нашего алфавита можно составить самые разные по размеру слова. В алфавите ДНК все слова состоят всего из трех букв. Эти слова называются кодонами. Слово может выглядеть как ATG или GCA. Соедините эти слова вместе и получите предложение ДНК, которое называется геном. Гены предписывают каждой клетке производить белок, который выполняет определенную работу.

Разбиение ДНК:

  • ДНК - это нуклеиновая кислота, состоящая из соединенных друг с другом нуклеотидов с основой из фосфата и дезоксирибозы.
  • В человеческом организме существует около 210 различных типов клеток.
  • ДНК расшифровывается как дезоксирибонуклеиновая кислота. Буквы алфавита также обозначают более длинные названия. A - это аденин, T - тимин, C - цитозин, G - гуанин.
  • Сходные клетки образуют группы, называемые тканями. Ткани образуют органы, такие как легкие, желудок или печень. Эти органы соединяются с другими органами, образуя систему, как пишет Ричард Уокер в книге "Как устроено невероятное человеческое тело". Например, желудок связан с языком, пищеводом, кишечником, толстой кишкой и другими органами, образуя пищеварительную систему.
  • ДНК может разделяться, образуя отдельные нити ДНК. Эти новые нити могут образовывать точные копии самих себя, формируя новую двойную спираль.
  • Если распутать ДНК в вашем теле и растянуть ее, она дотянется до солнца и обратно.

Гены: Все в семье

Буквы алфавита ДНК (кодоны) составляют предложения, известные как гены, которые говорят вашим клеткам, что делать, но как алфавит ДНК определяет, какие предложения писать? Все живое на Земле, включая растения и животных, содержит ДНК и гены. Но что делает человека человеком, а не синим китом? Все животные содержат схожий генетический код (генетические предложения). Например, люди имеют 98,4 % ДНК от шимпанзе, согласно книге "Человеческое тело" Миранды Смит. Но именно тот небольшой кусочек генетического кода, который отличается от других, делает нас уникальными.

Все люди на планете имеют 99,9 % одинаковой ДНК. Эти 0,1 процента различий определяют цвет глаз и волос, рост, цвет кожи и, возможно, даже спортивные способности. Половина ваших генов досталась вам от отца, половина - от матери. И хотя генетический код состоит всего из четырех букв, эти четыре буквы могут образовывать миллиарды различных комбинаций. Поэтому, если вы не однояйцевый близнец, вы не будете в точности похожи на своих братьев и сестер, хотя и можете быть похожи.

Быстрый гид:

  • У людей и слизней 70 процентов одинаковой ДНК!
  • Вы когда-нибудь слышали термин "семейное сходство"? Часто члены одной семьи выглядят очень похоже. У них может быть одинаковый цвет волос, глаз, тип фигуры и даже манеры поведения. Семейное сходство может проявляться на протяжении многих поколений, поэтому вы можете быть очень похожи на своего дедушку или бабушку, любимую тетю или дядю. Вы можете найти старые фотографии члена семьи, жившего 150 лет назад, который похож на вас.
  • Люди могут иметь общие черты в зависимости от того, откуда родом их предки. Например, если большинство предков вашей семьи родом из Швеции, вы можете быть высоким и светловолосым. Если большинство ваших предков родом из Франции, вы можете быть миниатюрным или иметь карие глаза. Это не всегда так, но узнать о своих корнях очень интересно.
  • Помимо физических характеристик, таких как цвет глаз, некоторые заболевания обычно передаются по наследству. Одна семья может быть склонна к сердечным заболеваниям, а другая - к диабету. Знание истории своей семьи может помочь вам сохранить здоровье и уберечься от этих болезней.
  • Врачи иногда используют генетическое тестирование, чтобы выявить потенциальные заболевания еще до рождения ребенка.
  • В ядре каждой клетки содержится 46 хромосом, объединенных в 23 пары. Эти хромосомы передают генетическую информацию, которая делает нас такими, какие мы есть. В каждой паре одна хромосома исходит от отца, другая - от матери. Одна из этих пар определяет, кто вы - мальчик или девочка. У мальчиков одна X- и одна Y-хромосома, у девочек - две X-хромосомы.

Почему ДНК важна:

ДНК стоит изучать уже потому, что она напоминает нам о том, как прекрасно просто и в то же время сложно устроено все живое. Но понимание ДНК имеет и практические цели.

Ученые могут изучать ДНК, чтобы понять, как передаются болезни и как они работают. Выводя растения и животных, свободных от болезней, они могут улучшить урожай и поголовье скота, что позволит фермерам выращивать больше еды и кормить больше людей.

Ученые могут использовать эти же инструменты для профилактики и лечения заболеваний у людей. Например, в 1978 году ученые создали синтетический инсулин, изготовленный в лаборатории. Инсулин - это гормон, который контролирует уровень сахара в крови. Люди, страдающие диабетом, не могут вырабатывать собственный инсулин и могут сильно заболеть. Теперь эти люди могут использовать искусственный инсулин, чтобы поддерживать свое здоровье. В будущем ученые надеются найти лекарства от таких болезней, как рак, рассеянный склероз и болезнь Альцгеймера.

Изучение ДНК может помочь нам лучше понять различия в развитии. Например, ученые обнаружили, что аутизм может передаваться по наследству. Такие черты, как спортивные или музыкальные способности, также могут передаваться по наследству.

ДНК для идентификации:

  • ДНК можно найти в наших волосах, коже и биологических жидкостях. Эта ДНК может быть использована для идентификации личности. Криминалисты используют ДНК для поиска преступников, проверяя образцы волос или крови, найденные на месте преступления. ДНК можно использовать даже для идентификации человека, умершего много лет назад.
  • Впервые ДНК была использована в 1987 году для поимки преступника, а в 1989 году - для доказательства его невиновности.
  • ДНК можно использовать для поиска родителей и детей. Например, после цунами 2004 года в Юго-Восточной Азии многие родители и дети были разлучены. В одну из больниц Шри-Ланки привезли младенца, и персонал больницы задумался, что делать. Многие родители откликнулись, надеясь, что ребенок принадлежит им. Врачи использовали ДНК, чтобы сопоставить ребенка с его родителями.
  • После событий 9-11 многие тела, найденные во Всемирном торговом центре, обгорели настолько сильно, что их невозможно было опознать. Анализ ДНК позволил семьям найти останки своих близких.

История исследований ДНК

Наши знания о ДНК формировались медленно, и нам еще многое предстоит узнать. Грегор Мендаль, католический монах, в середине 1800-х годов провел тысячи экспериментов на горохе. Его открытия о том, как передаются генетические признаки у растений, привели к дальнейшему интересу к изучению ДНК. Он известен как "отец генетики".

В 2001 году ученые составили карту всех генов, из которых состоит человек. Обнаружение полной последовательности ДНК, известной как геном человека, открыло путь к новым медицинским открытиям. В период между экспериментами Грегора с растениями и успешным открытием генома в 2001 году многие другие ученые внесли свой вклад в наше понимание генетики.

Кто открыл структуру ДНК?

  • В 1869 году Фридрих Мишер обнаружил вещество, которое позже назвали нуклеиновой кислотой - строительный блок ДНК. Это вещество содержится только в хромосомах.
  • В 1929 году Фибус Левин определил буквы алфавита ДНК - аденин, цитозин, гуанин и тиамин, а также сахара и фосфаты, из которых состоит ДНК.
  • В 1953 году Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон создали модель двойной спирали ДНК, которой мы пользуемся до сих пор. Эти двое ученых получили Нобелевскую премию за вклад в развитие генетики.
  • Английский генетик Алек Джеффрис открыл способ использования ДНК-отпечатков пальцев для идентификации личности.
  • Клоны - это живые организмы (растения или животные), которые содержат одинаковый и точный генетический материал. Идентичные близнецы - это природные клоны. Ученые открыли способ создания клонов в лаборатории. В 1997 году ученые клонировали овцу.

Подробнее

Национальные институты здравоохранения: Посмотрите мультфильм о ДНК.

Scholastic: Узнайте больше о том, как следователи используют ДНК для раскрытия преступлений.

PBS Dragonfly TV Поиграйте в игру о ДНК.

Chem4Kids: Откройте для себя биологию, лежащую в основе ДНК.

Family Search Поищите своих предков.

Это интересно: