Днк длина: Длина молекулы и состав ДНК — задание. Химия, 10 класс. |

Содержание

ВЕК ДНК | Наука и жизнь

Из всего, что нас окружает, самой необъяснимой кажется жизнь. Мы привыкли, что она всегда вокруг нас и в нас самих, и потеряли способность удивляться. Но пойдите в лес, взгляните, будто вы их увидели впервые, на деревья, траву, цветы, на птиц и муравьев… Неужели во всём окружающем нас мире есть нечто общее, нечто такое, что объединяет все живые существа, будь то человек или не видимый глазом микроб? Эти вопросы стары как мир, но только во второй половине XX века удалось впервые получить на них ответы. В сущности, ответы оказались не слишком сложными и, главное, ослепительно красивыми. О том, какие секреты удалось раскрыть учёным и в чём, собственно, они состоят, рассказывает книжка «Век ДНК». Её написал известный учёный, доктор физико-математических наук Максим Давидович Франк-Каменецкий. Это необычные, но правдивые истории о жизни клеток, о том, как живые клетки «учатся» у мёртвых клеток, о том, почему некоторые клетки держат при себе чужие гены, подобно тому, как люди держат собак или кошек, и о том, как гены могут быть завязаны в узел. Книга помогает понять, что же такое молекула ДНК — основа основ зарождения жизни? Предлагаем прочитать в сокращённом варианте одну из глав книги.

ДНК выделяют из бактерий, выращенных в стерильных условиях в специальных круглых пластиковых чашках.

Рис. 1a. ДНК можно представить в виде верёвочной лестницы, завитой в правую спираль.

Рис. 1б. Модель ДНК, в которой атомы изображены в виде цветных шариков.

Рис. 2. Так плавится ДНК.

Рис. 3. Фермент РНК-полимер аз а ползёт по молекуле ДНК, расплетая ее и синтезируя РНК. Рибосома считывает генетическую информацию с РНК, синтезируя по ней белковую молекулу.

‹

›

Открыть в полном размере

ЗНАКОМЬТЕСЬ: САМАЯ ГЛАВНАЯ МОЛЕКУЛА

План того, каким получится каждый из нас, готов в тот момент, когда половые клетки наших родителей, мамы и папы, сливаются в одно целое, называемое зиготой или оплодотворённой яйцеклеткой. План заключён в ядре этой одной-единственной клетки, в её молекуле ДНК, и в нём значится очень многое: то, каким будет цвет наших глаз и волос, насколько высоким будет рост, какой формы нос, насколько тонким музыкальный слух и ещё много чего. Конечно, наше будущее зависит не только от ДНК, но и от превратностей судьбы. Но в очень большой степени оно определяется качествами, заложенными от рождения нашими генами.

Каждая клетка несёт в себе информацию о строении всего организма. Это как если бы в каждом кирпичике здания хранился миниатюрный план всего сооружения. Вот бы архитекторы с давних времен так поступали! Тогда реставраторам не пришлось бы ломать себе голову, скажем, над тем, как выглядел когда-то Пергамский алтарь, даже если бы от него сохранился один-единственный камень…

То, что одна клетка целого организма на самом деле знает, как устроен весь организм, впервые обнаружил и продемонстрировал британский биолог Дж. Гердон. Он брал ядро клетки из кишечника взрослой лягушки и, используя тончайшую микрохирургическую технику, пересаживал его в лягушачью икринку, из которой было удалено её собственное ядро. Из гибридной икринки вырастали нормальный головастик или даже лягушка — абсолютно идентичная той, чьё клеточное ядро было взято. Природа сама иногда создаёт таких двойников. Это получается, когда после первого деления зиготы дочерние клетки не остаются вместе, а расходятся и из каждой получается свой организм. Так рождаются однояйцевые, или идентичные, близнецы. У близнецов совершенно одинаковые молекулы ДНК, поэтому близнецы так похожи…

ОНА ПОХОЖА НА… ШТОПОР

Как же устроена молекула ДНК, эта королева живой клетки? Она похожа на верёвочную лестницу, и эта лестница завита в правую спираль. Она напоминает штопор, но штопор двойной. Каждая из нитей ДНК образует правую винтовую линию, точь-в-точь как на штопоре (рис. 1 а, б).

ДНК состоит из чередующихся молекулярных звеньев. Её длина зависит от того, какому организму она принадлежит. ДНК простейших вирусов содержит всего несколько тысяч звеньев, бактерий — несколько миллионов, а высших организмов — миллиарды. Если выстроить в линию все молекулы ДНК, заключённые лишь в одной клетке человека, то получится нить длиной около 2 м и длина этой нити окажется в миллиард раз больше её толщины.

ОНА ПОХОЖА НА ОКОННОЕ СТЕКЛО

Физики занялись изучением ДНК потому, что понимали важность проверки всех деталей её структуры. Они открыли, что ДНК похожа на твёрдое тело, а звенья уложены в ней, как в кристалле.

Одномерный кристалл ДНК (он похож на нитку) страшно заинтриговал учёных. Не полупроводник ли он? А может быть, сверхпроводник, да ещё при комнатной температуре? ДНК была подвергнута очередному обследованию. Нет, она не полупроводник и уж подавно не сверхпроводник. Она оказалась обыкновенным изолятором, вроде оконного стекла. Да она и прозрачна, как стекло. Водный раствор ДНК (а в воде она растворяется очень хорошо) просто прозрачная жидкость. Этим сходство со стеклом не заканчивается. Обычное стекло, в том числе и оконное, прозрачно для видимого света и очень сильно поглощает ультрафиолетовые лучи. ДНК тоже поглощает ультрафиолет. Но, в отличие от стекла, которому такие лучи не вредны, ДНК к ним очень чувствительна. Ультрафиолетовые лучи настолько губительны для молекулы ДНК, что клетка в ходе эволюции научилась самостоятельно сопротивляться их воздействию и оберегать от повреждений заключённую в ней информацию.

ОНА ПЛАВИТСЯ, НО НЕ ТАК, КАК ЛЁД

Во что может превратиться одномерный кристалл ДНК при плавлении? Чтобы разобраться в этом, вспомним, почему плавится лёд.

Лёд представляет собой кристалл, построенный из молекул воды. В нём царит строгий порядок, при котором молекулы воды связаны друг с другом максимально возможным числом межмолекулярных связей. Некоторые из этих связей рвутся, другие деформируются при переходе в жидкое состояние. Что же заставляет воду быть жидкой при температуре выше 0°С? Потеряв часть из связей, ослабив другие, молекулы воды приобретают возможность гораздо свободнее двигаться (перемещаться и вращаться). При ещё большем нагревании молекулы воды ради полной свободы жертвуют последними связями друг с другом — происходит переход из жидкого в газообразное состояние.

Всё это в полной мере относится и к ДНК — с ростом температуры сущест-вование двойной спирали становится невыгодным. Межмолекулярные связи, удерживающие две цепи друг около друга, рвутся, и из одной двухнитевой молекулы образуются две однонитевые цепи (рис. 2). При этом каждая цепь чувствует себя гораздо свободнее, может приобретать намного больше различных конфигураций в пространстве.

Несмотря на аналогию, плавление ДНК принципиально отличается от плавления льда. Отличие состоит в том, что плавление ДНК происходит в широком интервале температур (он равен нескольким градусам), а плавление льда — строго в одной точке шкалы температур. Это так называемый фазовый переход. При таком переходе скачкообразно изменяется фазовое состояние вещества — из твёрдого оно становится жидким, из жидкого — газообразным.

Мы каждый день сталкиваемся с фазовым переходом, когда кипятим чайник. В процессе кипения система «вода — пар» находится в точке фазового перехода — температура воды в чайнике ни на йоту не превысит 100°С, пока вся она не выкипит. То же самое будет происходить при нагревании льда или снега. Температура растёт до 0°С, потом рост прекращается, пока весь лёд полностью не растает, а затем температура вновь пойдёт вверх.

При нагревании ДНК температура растёт непрерывно, с её повышением всё новые участки молекул переходят из спирального состояния в расплавленное, когда две её нити разведены.

Как же разводятся нити? Что играет роль утюга, способного расплавить участок ДНК? Расплетают и расправляют их специальные ферменты. Фермент прочно связывается с ДНК и начинает двигаться вдоль неё, расплетая на своём пути всё новые участки. На этих участках начинается синтез молекулы РНК. Участки гена, с которых фермент «съехал», вновь «захлопываются» в двойную спираль, а образовавшаяся молекула РНК поступает в раствор. К ней подплывает внутриклеточная структура — рибосома и по генетической информации, записанной в РНК, на рибосоме запускается синтез белка. Схематически это показано на рис. 3.

ОНА ПОХОЖА НА ПУТЬ ЧЕЛОВЕКА, ЗАБЛУДИВШЕГОСЯ В ЛЕСУ

Почему человек, старающийся идти в лесу только вперёд, может заблудиться в пасмурную погоду, когда нельзя ориентироваться по солнцу? Почему он вновь и вновь будет возвращаться на место, где уже побывал? Существуют разные поверья на этот счёт. Одни говорят, что человек ходит по кругу потому, что у него одна нога чуть короче другой. Другие видят причину в том, что шаги у нас разные — один длиннее, другой короче. На самом деле причина в ином. Человек старается идти прямо, но, не имея перед собой удалённых ориентиров, постоянно сбивается с прямой линии. Эта потеря памяти о первоначальном направлении происходит тем быстрее, чем гуще и однообразнее лес. Путь человека при этом носит случайный характер и вовсе не выглядит движением по кругу.

Блуждают не только люди. Блуждают и молекулы — они стараются двигаться прямо, но из-за столкновений друг с другом их путь искривляется. Так возникает знаменитое броуновское движение…

Но какое отношение имеет всё это к ДНК? Поверьте, самое непосредственное. Подобно пути человека в лесу и движению частицы в среде, молекула ДНК стремится вытянуться в одну прямую линию… Но тепловое движение портит всё дело. Молекулу ДНК бомбардируют окружающие молекулы воды, и она начинает извиваться, подобно червяку, сворачивается в полимерный клубок, постоянно меняющий форму.

Тот факт, что двойная спираль способна изгибаться, имеет немалое биологическое значение. Дело в том, что если бы молекула ДНК была очень жёсткой, вроде спицы для вязания, то она никак не могла бы уместиться внутри клетки, не говоря уже о клеточном ядре. Мы уже знаем, что длина ДНК в клетке человека составляет около 2 м. Если позволить ей свернуться в клубок, его диаметр будет около 0,5 мм — это в тысячу раз больше диаметра ядра. Как же она всё-таки там умещается?

Дело в том, что в клетках высших организмов предусмотрен специальный механизм насильственного изгибания двойной спирали. Молекула навивается, как нитка на катушку, на особый комплекс ядерных белков (гистонов). На каждой «катушке» молекула делает около двух оборотов, затем переходит на следующую «катушку» и так далее. «Катушка» с намотанной на неё ДНК называется нуклеосомой, так что ДНК в ядре высших организмов — это ожерелье из нуклеосом. Конечно, и это ожерелье не вытянуто в одну линию, а очень сложным образом компактно уложено в особые тельца, называемые хромосомами. Именно таким хитрым способом клетка умудряется проделать трюк, который по плечу лишь искусному магу, — вместить полимерный клубок в ядро, диаметр которого меньше микрометра.

Открытие структуры ДНК сыграло в развитии биологии такую же роль, как открытие атомного ядра в физике. Выяснение строения атома привело к рождению новой, квантовой физики, а открытие строения ДНК — к рождению новой, молекулярной биологии. Но на этом параллель не заканчивается. Теоретические, фундаментальные исследования атома позволили человеку овладеть практически неисчерпаемым источником энергии и радикально изменили нашу повседневную жизнь благодаря компьютеру, Интернету, мобильному телефону. Развитие молекулярной биологии открыло возможность неслыханным образом вмешиваться в свойства живой клетки, направленно изменять наследственность. И это уже начинает воздействовать на жизнь людей не менее радикально, чем овладение энергией атомного ядра. Наступил век ДНК.

Словарик

Ген — основное понятие классической генетики. Этим термином называют участок ДНК, на котором в виде последовательности нуклеотидов записана информация об аминокислотной последовательности одного белка. Но в одних случаях имеется в виду непрерывный участок, лишь часть которого отвечает белковой цепи, а в других — совокупность участков, отвечающих целой белковой молекуле. А может быть и так, что один и тот же участок ДНК принадлежит сразу двум и даже трём генам.

Генетика — наука о наследственности.

Геном — вся генетическая информация организма.

Гистоны — белки, входящие в состав хромосом. Образуют белковую сердцевину нуклеосом.

ДНК — дезоксирибонукле-иновая кислота. Молекула, в которой содержится генетическая информация. Состоит из двух полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль.

Зигота — оплодотворённая яйцеклетка, из которой вырастает целый организм.

Нуклеосома — основной структурный элемент хромосомы. Представляет собой белковую (гистоновую) сердцевину, на которую намотана ДНК.

Нуклеотид — мономерное звено ДНК и РНК.

Половые клетки — клетки, служащие для продолжения рода (сперматозоиды и яйцеклетки).

Рибосома — сложный комплекс РНК и белков, осуществляющий в клетке процесс синтеза белка.

РНК — рибонуклеиновая кислота. Биологический полимер, очень близкий к ДНК по своему химическому строению. Способен образовывать двойную спираль, но в природе, как правило, существует в виде одиночной цепи.

Спираль — так часто называют винтовую линию, форму которой имеет молекула ДНК.

Ультрафиолетовые лучи — не видимое глазом излучение электромагнитной природы с длиной волны меньше 400 нм.

Фермент — молекула белка, катализирующая одну из химических реакций в клетке. Будучи биологическими катализаторами, ферменты сами не изменяются в ходе реакции, но их присутствие очень сильно ускоряет протекание реакции.

Хромосома — находящийся в клеточном ядре сложно организованный комплекс ДНК с белками, в котором хранится генетическая информация.

Как сложена ДНК

В каждой клетке человека – за исключением половых – есть 23 пары хромосом, в каждой из которых содержится от 1,7 до 8,5 см ДНК. Если вытянуть ДНК всех хромосом в цепочку, то ее длина составит около 2 м. Суммарная ДНК всех клеток организма наберет уже 20 млрд км – этого с запасом хватит на то, чтобы несколько десятков раз протянуть нить до Солнца и обратно. Остается лишь удивляться, с каким чудесным мастерством все это упаковано в клеточном ядре, размер которого измеряется в микрометрах.

Александр Ершов

ДНК не просто пассивно хранится, как пленка в кассете. Она должна постоянно работать и открывать информацию то одного, то другого участка цепочки для считывания белкам. В результате клетке приходится параллельно решать две практически взаимоисключающие задачи. Однако эволюция нашла весьма изящные подходы, и многие из них мы начинаем раскрывать лишь в последние годы. Сегодня в этой области регулярно происходят настоящие прорывы. Они не только многое объясняют на фундаментальном уровне, но и открывают дорогу для лечения старых болезней и создания новых лекарств.

Спагетти в желатине

К началу 1970-х уже было прекрасно известно, что основой наследственности является дезоксирибонуклеиновая кислота, ДНК. В 1953 году Джим Уотсон и Фрэнсис Крик открыли ее структуру, которая объяснила ключевой механизм копирования генетической информации: двойная спираль может разделяться, как застежка-молния, после чего на каждой нити синтезируется новая копия, так что в итоге получаются две двухспиральные молекулы.

Однако к тому времени уже почти сотню лет было известно, что в клеточном ядре, помимо ДНК, присутствует примерно равное по массе количество белков, которые вместе с нуклеиновой кислотой образуют некое «ядерное вещество» — хроматин. И если поначалу считалось, что именно белки служат носителями наследственной информации, то с выявлением истинной роли ДНК роль белков в хроматине оказалась совершенной загадкой.

Пытаясь выяснить функции этих белков, ученые из Королевского колледжа Лондона даже ставили эксперименты на модели, в которой роль ядра играл прозрачный контейнер с жидким желатином, а хроматином были вареные спагетти. Тщательно взбалтывая банку, британцы пытались рассмотреть возникновение на ее стенках структур, похожих на фрагменты реального ядра под микроскопом. Если верить авторам, иногда это даже почти получалось.

Ну а «вишенкой на торте» этих беспорядочных данных стало наблюдение Мориса Уилкинса — главы лаборатории, в которой работали Уотсон и Крик, — который показал, что с помощью рентгена в клеточных ядрах можно рассмотреть внутренние периодические структуры. Объяснить эти данные также не удавалось.

Курицы с Друри-Лейн

Когда в детективе набирается такое большое количество косвенных улик, на сцене должен появиться непревзойденный сыщик, желательно из Лондона, который сложит все кусочки мозаики в единую картину. Увы, в истории хроматина такого не нашлось, и выйти на разгадку ученым помогли жители не Бейкер-стрит, а Друри-Лейн.

Эта фешенебельная улица когда-то прославилась своими публичными домами, потом старейшим в Лондоне театром, а в будущем, возможно, останется известна своей ролью в истории науки. В 1970-х здесь располагался курятник факультета биофизики Королевского колледжа Лондона, и препараты куриной крови, которые получили Ада и Дональд Олинс, помогли раскрыть тайну хроматина. Оказалось, что если правильно подобрать режим экстракции ядерного материала из куриных красных кровяных телец, то можно поймать такой момент, когда ДНК уже большей частью распутана, но еще не полностью потеряла связанные с ней белки. Работая с кровью цыплят с Друри-Лейн, супруги Олинс рассмотрели такие препараты в электронный микроскоп и увидели характерную картину «бусин на нитке» — нить ДНК с регулярно нанизанными на нее комплексами белков. Эти бусины — нуклеосомы — оказались основой организации хроматина у всех ядерных организмов.

Катушки и бусины

Исследования будущего нобелевского лауреата Роджера Корнберга показали, что нуклеосомы похожи не столько на бусины, сколько на катушки. ДНК не продета сквозь них, а намотана вокруг комплекса, основу которого образуют гистоны. К тому времени они были известны ученым чуть ли не сотню лет. Было показано, что гистоны составляют бóльшую часть ядерных белков, что они очень устойчивы к внешнему воздействию и несут на поверхности положительные заряды. Но их роль в организации хроматина стала большим сюрпризом: убийцей оказался дворецкий.

Получалось, что проблему компактизации ДНК клетка решает примерно так же, как портные или кабелеукладчики, — наматывает ее на катушку. Только вместо одной большой используется очень много маленьких катушек, по одной штуке на каждые 200 оснований. На каждой нуклеосоме нить делает всего два витка, и отрицательно заряженная ДНК надежно связывается с положительными молекулами гистонов.

Это довольно неожиданное, но зато разумное решение: с одной стороны, маленькие катушки позволяют эффективно упаковать нуклеиновую нить, а с другой — между катушками остаются значительные участки «голой» ДНК, где с ней могут свободно взаимодействовать регуляторные белки. Такие свободные участки выступают в геноме в роли книжных закладок или меток, разделяющих сектора жесткого диска.

Наматывание на нуклеосомы позволяет «сжать» ДНК примерно в шесть-семь раз. Но на этом компактизация хроматина, конечно, не заканчивается: сами катушки соединяются друг с другом «стопками», торец к торцу. Только стопки нуклеосом в хроматине не идеально прямые, а немного повернуты друг относительно друга и образуют большую суперспираль — 30-нанометровую фибриллу, которая сокращает длину ДНК еще в шесть-семь раз. Именно в таком виде хроматин существует и работает в ядре бóльшую часть жизни клетки. Но и это еще не предел компактизации.

Помпоны хромосом

Максимальной плотности укладка ДНК в клетке достигает перед ее делением. В это время комплексы ДНК и белков — хромосомы — даже видны в оптический микроскоп. Они образуются с помощью своеобразного клеточного макраме: 30-нанометровая фибрилла складывается в петли, закрепленные у основания, как нити помпона на шапке. Достаточно расположить множество таких клубков в линию, чтобы получились те самые X- и Y-хромосомы, которые знакомы всем.

Структура хромосом, их отличия друг от друга и поведение при делении были хорошо изучены еще в начале XX века, эти сведения остаются актуальными и по сей день. Однако их судьба после деления остается плохо понятной. Распускаясь обратно, сохраняют ли они свои места до следующего деления? Случайно ли их расположение, или у каждой хромосомы есть свое строго заданное место? Могут ли хромосомы меняться местами друг с другом, и как этот процесс влияет на активность генов?.. Лишь в последние годы, вооружившись всем арсеналом методов современной генетики и молекулярной биологии, ученые начинают находить ответы на эти вопросы.

Первые результаты выглядят неожиданными: оказывается, каждая из хромосом действительно имеет свое «выделенное посадочное место». Более того, обычно эти места очень консервативны и одинаковы даже между столь разными видами, как человек и мышь. С другой стороны, «рассадка» хромосом может радикально меняться даже в одной и той же клетке — если, например, она меняет «профессию» или перерождается в раковую. Интересно, что при этом активные гены располагаются ближе к центру ядра, а «отключенные» — у периферии.

Обнаружение такого высокоуровневого порядка в, казалось бы, хорошо изученном клеточном ядре, безусловно, очень необычно и интригующе. Пока еще мы не понимаем, как выглядит и чем определяется внутренняя архитектура хроматина на глобальном уровне. Но кое-что уже ясно: она точно не похожа на вареные спагетти, с помощью которых ученые пытались изучать хроматин полвека назад.

Как ДНК устроена в клетке – Биология Муниципального колледжа Маунт-Худ 102

ДНК – рабочая молекула; он должен быть реплицирован (скопирован), когда клетка готова к делению, и его необходимо «прочитать», чтобы произвести молекулы, такие как белки, для выполнения функций клетки. По этой причине ДНК защищена и упакована очень специфическим образом. Кроме того, молекулы ДНК могут быть очень длинными. Растянутые из конца в конец молекулы ДНК в одной человеческой клетке достигают длины около 2 метров (примерно 6 футов). Таким образом, ДНК клетки должна быть упакована очень упорядоченным образом, чтобы соответствовать и функционировать внутри структуры (клетки), невидимой невооруженным глазом.

Рисунок 3: В женской клетке человеческого тела 23 пары хромосом. Эти хромосомы видны внутри ядра (вверху), удалены из клетки во время клеточного деления (справа) и расположены в соответствии с длиной (слева) в расположении, называемом кариотипом . На этом изображении хромосомы были подвергнуты флуоресцентному окрашиванию, чтобы их можно было различить. (кредит: «718 Bot»/Wikimedia Commons, Национальное исследование генома человека)

Полный набор ДНК клетки называется ее геном . У прокариот (бактерий) геном состоит из одной двухцепочечной молекулы ДНК в форме петли или кольца. Область в клетке, содержащая этот генетический материал, называется нуклеоидом . ДНК не находится внутри отдельной структуры внутри клетки. Нуклеоид находится в цитоплазме клетки. Некоторые прокариоты также имеют более мелкие петли ДНК, называемые плазмидами , которые не являются необходимыми для нормального роста.

Размер генома одной из наиболее хорошо изученных прокариот, Escherichia coli, состоит из 4,6 миллиона пар оснований, которые при растяжении удлиняются примерно на 1,6 мм. Так как же это помещается внутри маленькой бактериальной клетки? ДНК закручена за пределы двойной спирали в так называемой суперспирализации. Известно, что некоторые белки участвуют в суперспирализации; другие белки и ферменты помогают поддерживать сверхспиральную структуру.

Рисунок 4: Эукариоты содержат четко очерченное ядро, тогда как у прокариот хромосома лежит в цитоплазме в области, называемой нуклеоидом.

Эукариоты , такие как животные и растения, имеют хромосомы , которые состоят из нескольких линейных молекул ДНК (рис. 5). Хромосомы представляют собой нитевидные структуры, расположенные внутри ядра эукариотических клеток. Каждая хромосома состоит из белка и одной линейной двойной спирали ДНК. Термин «хромосома» происходит от греческих слов «цвет» (цветность) и «тело» (сома). Ученые дали такое название хромосомам, потому что они представляют собой клеточные структуры или тела, которые сильно окрашиваются некоторыми красочными красителями, используемыми в исследованиях.

Рисунок 5: Основная структура эукариотических хромосом внутри ядра клетки («Хромосомы» Национального института исследования генома человека находятся в общественном достоянии)

У эукариот обычно гораздо больше ДНК, чем у прокариот: геном человека составляет примерно 3 миллиард пар оснований, в то время как геном E. coli составляет примерно 4 миллионов. По этой причине эукариоты используют другой тип стратегии упаковки, чтобы поместить свою ДНК внутри ядра ( Рисунок 6 ). На самом базовом уровне ДНК обернута вокруг белков, известных как гистонов . ДНК, обернутая вокруг гистонов, обертывается и складывается через несколько дополнительных уровней сложности. ДНК и гистоны, вокруг которых она обернута, называются хроматином . Эти более толстые и компактные структуры — это то, что вы видели раньше на картинках, помеченных как «хромосомы».

Каждый вид эукариот имеет характерное число хромосом в ядрах своих клеток. Клетки человеческого тела (соматические клетки ) имеют 46 хромосом. Соматическая клетка содержит два согласованных набора хромосом, один от родителя-мужчины и один от родителя-женщины. Яйцеклетки и сперматозоиды содержат по одному набору из 23 хромосом.

Рисунок 6: Эти рисунки иллюстрируют уплотнение эукариотической хромосомы.

Хромосомы содержат участки ДНК, называемые генами. Ген — это участок ДНК, который будет использоваться для производства одного белка. Каждый человек имеет одни и те же гены, расположенные на одних и тех же хромосомах, но эти гены могут состоять из разных последовательностей ДНК. Это означает, что люди будут производить разные белки, которые придадут им разные черты.

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

OpenStax, Концепции биологии. OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]:8v2Xzdco@5/The-Structure-of-DNA

«Домашняя ссылка по генетике: помогите мне понять генетику», Национальные институты здравоохранения: США> Национальная медицинская библиотека находится в общественном достоянии

Длина считывания секвенирования | Как рассчитать длину чтения NGS

Что такое длина чтения секвенирования?

Длина считывания при секвенировании следующего поколения (NGS) относится к числу пар оснований (bp), секвенированных из фрагмента ДНК. После секвенирования области перекрытия прочтений используются для сборки и выравнивания прочтений с эталонным геномом, реконструируя полную последовательность ДНК. Длина считывания секвенирования напрямую соответствует реагентам для секвенирования, используемым в приборе NGS, — чем больше химических циклов, тем длиннее считывание.

Почему важна длина чтения NGS?

Выбор правильной длины считывания секвенирования зависит от типа образца, области применения и требований к покрытию. Поскольку длинные чтения допускают большее перекрытие последовательностей, они полезны для сборки de novo и более достоверного разрешения повторяющихся областей генома. Для других приложений, таких как профилирование экспрессии или исследования подсчета, более короткие чтения являются достаточными и более рентабельными, чем более длинные.

Опции чтения секвенирования

Существует два типа чтения секвенирования: одиночное чтение и секвенирование парных концов. Однократное секвенирование включает в себя секвенирование фрагментов ДНК от одного конца до другого. Это полезно для некоторых приложений, таких как секвенирование малых РНК, и может быть быстрым и экономичным вариантом.

При парном секвенировании после считывания фрагмента ДНК с одного конца процесс начинается снова в другом направлении. В дополнение к вдвое большему количеству прочтений секвенирования этот метод обеспечивает более точное выравнивание прочтений и обнаружение структурных перестроек. Сегодня большинство исследователей используют метод парных концов.

Узнать больше

Средство выбора набора для подготовки библиотеки

Этот инструмент предоставляет рекомендуемую длину считывания для различных методов и наборов для подготовки библиотеки Illumina.

Использование инструмента

Как рассчитать длину считывания Illumina

Все реагенты Illumina для секвенирования имеют определенное количество циклов секвенирования. Эти циклы напрямую связаны с длиной чтения секвенирования. Поскольку за цикл секвенируется одно основание, общее количество циклов указывает максимальное количество оснований, которые можно секвенировать. Вы можете использовать реагенты для секвенирования для создания одиночных непрерывных считываний или для парного секвенирования в обоих направлениях. (Например, набор на 300 циклов можно использовать для цикла одиночного считывания 1 × 300 п.н. или цикла парных концов 2 × 150 п.н.)

Приложения для секвенирования ДНК
Применение	Рекомендуемая длина чтения
Полногеномное секвенирование	2 × 150 п.н.
Полноэкзомное секвенирование	2 × 150 п.н.
Целевое секвенирование по обогащению	2 × 150 п.н.
Секвенирование ампликонов	Длина всей вставки ампликона
De novo секвенирование	Диапазон от 2 × 150 до 2 × 300 п. н.

Приложения для секвенирования РНК
Применение	Рекомендуемая длина чтения
Транскриптомный анализ	2 × 75 п.н.
Профилирование экспрессии генов	1 × 50 п.н.
Секвенирование малых РНК	1 × 50 п.н.

Калькулятор охвата при секвенировании

Этот инструмент помогает оценить охват при секвенировании и содержит рекомендации по длине считывания для вашего эксперимента.

Используйте инструмент

Длина считывания NGS и покрытие

Глубина покрытия относится к среднему количеству считываний секвенирования, которые совпадают или «покрывают» каждое основание в вашем секвенированном образце. Уравнение Ландера/Уотермана ¹ представляет собой метод расчета охвата (C) на основе вашей длины прочтений (L), количества прочтений (N) и длины гаплоидного генома (G): C = LN / G

Узнать больше

NGS Experimental Design & Protocols

Найдите советы и ресурсы, которые помогут вам спланировать циклы секвенирования.

Подробнее

Какова максимальная поддерживаемая длина чтения?

В зависимости от вашей платформы секвенирования и версии набора SBS максимальная поддерживаемая длина считывания может варьироваться. Прочтите последний бюллетень, чтобы узнать больше о максимальной длине чтения, а также другие ресурсы для оптимизации качества данных.

Посмотреть бюллетень

Свяжитесь с нами

У вас есть вопросы о наших продуктах или о том, как начать работу с NGS? Свяжитесь с представителем Illumina.

Связанные решения

Этапы рабочего процесса NGS

Рабочий процесс секвенирования следующего поколения состоит из трех основных этапов: подготовка библиотеки, секвенирование и анализ данных.