Днк под микроскопом: Можно ли увидеть ДНК в микроскоп, и как понять, какому организму она принадлежит?

Как выглядит ДНК человека: фото под микроскопом

Как выглядит ДНК человека: фото под микроскопом

string(4) «BLOG»
#Генетика

30 Мая 2019

Время чтения: 3 Минуты

Как выглядит ДНК? Общеизвестное представление дезоксирибонуклеиновой кислоты, как двух нитей закрученных в спираль, известно с 1953 года. НО, были открыты и другие формы этой молекулы:

1. А-форма — считается, что это исключительно лабораторная форма, поскольку она образуется только при недостатке влаги. В отличии от классической В-формы, хромосома немного изогнута.
2. Б-форма – классическое изображение хромосомы и двойной спирали ДНК внутри неё.
3. Z-форма – самая необычная из всех форма. Если все прочие формы имеют спираль ДНК закрученную вправо, то в этой форме она закручена влево. И сама спираль больше зигзагообразная, чем спиральная.

Фото ДНК и ее структуры

Как выглядит молекула ДНК? Открытие молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты было совершено швейцарским биологом Фридрихом Мишером в 1869 году. На тот момент об этой молекуле не было известно ничего: ни ее строение, ни биологические функции.

То, что дезоксирибонуклеиновая кислота является носителем информации о развитии и работе всего организма стало известно только в 1944. В 1953 году ученые использовали рентгеновские лучи для облучения молекулы и по данным, составленным по отраженным молекулой лучам, составили первую схему ее строения.

ДНК под микроскопом

Под обычным микроскопом ДНК не рассмотреть: они подходят для изучения клеток, вирусов, состава крови и т.д. А электронным микроскопам нашего времени не хватает чувствительности, что бы показать детали строения нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты. Так же современные цифровые микроскопы просвечивают образец потоком электронов, и этот поток слишком силен, он может повредить цепочки молекулы наследственности или вовсе их разорвать. Но это ограничение будет преодолено уже в ближайшее время, что позволит более детально изучить строение молекулы наследственности и ее взаимодействие с РНК.

Как впервые сфотографировали ДНК

Первую фотографию ДНК человека смогли сделать лишь в 2012 году. Современные сверхмощные цифровые микроскопы позволяют сделать снимок столь небольшого объекта, но имеют и заметные недостатки – из-за сильного облучения электронами нити дезоксирибонуклеиновой кислоты разрушаются, и получить более детальную картинку пока не представляется возможным. Но в общих деталях на снимках уже хорошо видно, как выглядит цепь ДНК.

Фотография дезоксирибонуклеиновой кислоты и нанотехнологии

Первые попытки сделать фото ДНК не оказались напрасными, и дали толчок развитию новой методике изучения структуры цепочки наследственности. На основе первой «положки» для фотографирования ДНК был изобретен наносенсор. А ученные из Иллинойса изобрели наноконденсатор, через который можно пропускать молекулу ДНК и определять ее структуру.

Факты из истории

 В истории изучения дезоксирибонуклеиновой кислоты если несколько интересных фактов, некоторые из которых могут в бедующем раскрыть весь генетический потенциал человека, и в корне изменить нашу жизнь:

•  В генах человека заложена способность к самоизлечению и самоомоложению. Что будет, когда наука откроет эти механизмы?
•  Пока наука имеет представление о том, как работает 3% всей структуры молекулы наследственности и в них уже входит почти все о здоровье, питании и наследственных болезнях.
•  С изучением дезоксирибонуклеиновой кислоты ученые пришли к выводу, что потенциально человек может жить до тысячи лет.
•  В штате Мэриленд, США, булл проведен интересный ряд анализов. Один из тестов на биологическое родство показал, что у некой американки все её три дочери ей не родные. Женщина была беременна четвертым ребенком, но, когда он родился, тест показал, что и этот ребенок женщине не родной! Как такое может быть? Может слухи о телегонии и мифичны, но этот случай показал, что женщину могут одновременно оплодотворить двое мужчин, что и привело к таким странным результатам тестов.

Поделиться:

ДНК-тест может решить 10 главных задач здоровья.
Интересно? Проконсультируем бесплатно!

Я ознакомлен с Политикой в отношении обработки персональных данных клиентов MyGenetics, даю согласие на сбор, обработку и хранение моих персональных данных согласно форме.

Смотрите также

11/09/2020

Как генетика влияет на эффективность лекарств

Все мы знаем, что лекарства на каждого человека действуют по-своему и с разной эффективностью и каждому их надо подбирать индивидуально. Но задумывались ли вы, почему так происходит? Почему одни принимают лекарства без проблем, а другие сталкиваются с теми самыми побочными эффектами или с «повышенной чувствительностью к компонентам препарата», о которых пишут в инструкциях?

30/11/2021

Простые и сложные углеводы: в чем разница?

Все знают о вреде мучной и сладкой пищи для фигуры и здоровья. Употребление продуктов, богатых так называемыми «простыми углеводами», может оказывать на организм влияние, которое многие диетологи отмечают, как «наркотическое».

13/06/2021

Хронический алкоголизм: влияние генетики на появление алкогольной зависимости

Наследственный алкоголизм, генетика или пагубное влияние общества? Почему в одном и том же окружение (стране, городе, народе) одни люди катастрофически спиваются и теряют всё, будучи при этом интересными и талантливыми людьми, а другие нет?

22/01/2020

Как уснуть при бессоннице: народные средства и препараты

Вы часто просыпаетесь по ночам и плохо спите? Причинами бессонных ночей могут быть, как физические расстройства, так и психологические факторы. Читайте в нашей статье о том, что делать, чтобы избежать нарушения сна и как избавиться от бессонницы, не принимая таблетки.

Предыдущая

Следующая

какие инструменты помогают трансформировать жизнь — T&P

Все мы не раз видели эту картину: тонкая игла под микроскопом входит в полупрозрачную живую клетку, чтобы перенести туда ДНК. Но какие приборы нужны для того, чтобы сделать это? «Теории и практики» составили список самых интересных устройств, с помощью которых генетики проводят искусственное оплодотворение, создают генномодифицированные растения и определяют родство.

Электронный микроскоп: возможность видеть молекулы

Электронный микроскоп отличается от привычного нам оптического почти так же сильно, как компьютер отличается от печатной машинки. В этом приборе не используется свет: иначе говоря, мы никогда не сможем увидеть ДНК под ним в полном смысле этого слова. Размеры и форму объектов можно определить благодаря потоку электронов, которыми «обстреливают» молекулярные структуры. Частицы ударяются о свою мишень, отскакивают в разные стороны, и по траектории их полета ученые могут составить изображение того, что находится под электронным микроскопом.

Мы пока неспособны сфотографировать отдельную молекулу ДНК — знаменитую двойную спираль с двумя палочками сахаро-фосфатных стержней и миниатюрными перемычками — нуклеотидами. Для наблюдения за таким хрупким объектом наши электронные микроскопы слишком грубы, и потоки частиц неизменно успевают разбить структуру раньше, чем будет составлено ее изображение. Однако в начале 2012 года группе ученых из Генуи удалось запечатлеть «веревочку» ДНК, составленную из шести молекул, обернутых вокруг еще одной, седьмой. Для этого им пришлось создать абсолютно новую подложку с микроскопическими опорами, на которых ДНК была натянута, как телеграфный провод на столбах.

Микропипетка: перенос ДНК

Современные микропипетки — это высокоточные инструменты, способные дозировать крошечные объемы жидкости: от 1 до 1000 микролитров. Их можно найти в любой лаборатории или исследовательском центре, где проводится ПЦР-диагностика или другие генетические исследования.

Внешне микропипетки одновременно напоминают шприцы и шариковые ручки. В отличие от обыкновенной пипетки с мягким резиновым колпачком, микропипетка обладает крошечным тонким поршнем. Специалист просто нажимает на него большим пальцем, как на кнопку, поршень входит в узкий стеклянный капилляр, вытесняя из него воздух или жидкость. У микропипеток часто есть цветовая маркировка, чтобы можно было различить устройства разного объема. Также встречаются микропипетки с несколькими капиллярами — так называемыми «многоканальными модулями». Такие устройства позволяют забирать одинаковый объем жидкости сразу из нескольких пробирок или контейнеров.

Микроманипулятор: искусственное оплодотворение

Микроманипулятор — это прибор, позволяющий осуществлять тонкие и точные движения микроинструментов. С его помощью можно удалить или перенести клеточное ядро, сделать инъекцию в цитоплазму и др. Без приборов, руками эти действия выполнить невозможно: слишком мало давление, которое можно приложить к крошечному клочку материи. Вот почему все нужно делать с помощью джойстика и механизма, снижающего силу движения человеческих пальцев.

Микроманипулятор состоит из системы штативов с винтами, которые зажимают микроинструменты и обеспечивают их движение во всех направлениях. Также для работы необходима влажная масляная камера. Слой масла нужен, чтобы удержать клетку на месте и предохранить ее от высыхания.

Именно с помощью микроманипулятора специалисты проводят искусственное оплодотворение. Также прибор незаменим в генетических исследованиях: все инъекции растворов, в том числе, внесение в одиночную клетку новой ДНК in vitro, осуществляются с использованием микроманипулятора.

Биолистическая пушка: трансформация растений

Биолистическая пушка — один из самых распространенных инструментов генной инженерии растений (особенно однодольных: пшеницы, ячменя, кукурузы и др. ). Она стреляет частицами вольфрама, на которые перед работой напыляют ДНК. Специалисты наносят эти «генетические пули» на целлофановую подложку и помещают в пушку. Под «стволом», на расстоянии 10-15 см, устанавливают чашку с растительной тканью, или каллусом — клетками, которые позже можно будет культивировать. После этого происходит выстрел. Вакуумный насос резко уменьшает давление в «стволе», и пушка на огромной скорости выбрасывает вольфрамовые частички. Они разрывают стенки клеток, без труда входят в цитоплазму и ядра клеток и доставляют туда ДНК. Из-за силы бомбардировки ткань по центру чашки, как правило, погибает. Однако по периметру клетки остаются живы и хорошо протрансформированы. Их и культивируют в дальнейшем, чтобы получить трансгенный сорт растения.

Электропоратор: трансформация животных

Электропоратор — еще один прибор для трансформации клеток живых существ: от бактерий и дрожжей до млекопитающих, а также растений. Перед работой раствор с живыми клетками и дополнительными молекулами ДНК помещают в пластиковые кюветы с алюминиевыми электродами. Затем электропоратор с помощью электрического поля создает в мембранах клеток крошечные поры, сквозь которые генетические конструкции проникают в цитоплазму. После завершения процесса поры закрываются, и клетки остаются целы и невредимы.

Сегодня электропорация считается самым простым и эффективным методом введения молекул ДНК в клетки. До недавнего времени он, впрочем, использовался не так часто из-за отсутствия серийного производства электропораторов.

Амплификатор: ПЦР

Амплификатор можно найти практически в любом медицинском центре, где проводятся генетические исследования. Он и позволяет проводить полимеразную цепную реакцию (ПЦР), после которой специалисты уже с помощью другого прибора находят, идентифицируют и подсчитывают различные фрагменты ДНК. Амплификаторы применяются при проведении клинических анализов и судмедэкспертизы, в ходе научных исследований, а также для экологического и санитарного контроля.

Метод ПЦР (полимеразной цепной реакции) основан на поиске и многократном копировании определенных участков ДНК, которые соответствуют заданным критериям. Для этого используется особый фермент — полимераза. Весь процесс протекает in vitro.

В ходе ПЦР специалисты нагревают и охлаждают пробирки с образцами, полимеразой и праймерами — короткими фрагментами нуклеиновой кислоты, комплементарными ДНК- или РНК-мишени. Мишенями всегда являются одиночные нити ДНК, к которым в определенном месте должен присоединиться праймер.

Процесс начинается с того, что температуру в пробирках повышают до 94-98°С. В этот момент водородные связи в двойных спиралях распадаются, и все одиночные цепочки оказываются сами по себе. Затем пробирки начинают охлаждать, чтобы праймеры с помощью новых водородных связей могли связаться со своими мишенями и образовать молекулы. Ну, а после этого, на финальной стадии, в дело вступает фермент, который на основе получившихся структур синтезирует множество дочерних ДНК — точных копий родительской молекулы. Они и нужны специалистам, чтобы провести анализ.

Анализатор нуклеиновых кислот: диагностика и судмедэкспертиза

Анализатор нуклеиновых кислот, или АНК, — второй необходимый для ПЦР-диагностики прибор. Когда реакция завершается, в это устройство переносят «переживший» полимеразную цепную реакцию образец. Ученые с помощью АНК подсчитывают, сколько искомых молекул возникло в пробирке, а также оценивают их качества.

Сегодня существуют анализаторы нуклеиновых кислот, которые работают в режиме реального времени. При наличии такого прибора амплификатор специалистам не нужен: весь процесс, от стадии нагревания пробирок до подсчета молекул прибор выполняет сам.

Секвенатор: исследования генома

Секвенирование — это процесс определения последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК. Именно оно позволяет нам читать геномы и исследовать их. Правда, сегодня не существует ни одного метода, который работал бы для всей молекулы целиком. Чтобы определить, как расположены нуклеотиды в ниточке ДНК, специалистам всегда приходится сначала разделить ее на множество небольших участков. Затем ученые проводят ПЦР: нагревают и охлаждают эти «генетические кусочки» в пробирках с праймерами и ферментом. В результате появляется множество копий искомого участка ДНК. Секвенатор может прочитать каждую из них.

Узнать больше

ДНК под микроскопом – электронная и атомно-силовая микроскопия

Электронная и атомно-силовая микроскопия

Обзор

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) представляет
содержит в себе все инструкции и информацию об организме. Этот
означает, что ДНК содержит информацию о том, как организм будет
развиваться, как она живет и размножается и т. д. Таким образом, ДНК может быть описана
как чертеж живого организма.

Учитывая, что молекулы ДНК обнаружены
внутри клеток они слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Для этого
причина, микроскоп необходим. Хотя можно увидеть ядро
(содержащие ДНК) с помощью светового микроскопа нити/нити ДНК могут быть
просматриваются с помощью микроскопов, которые обеспечивают более высокое разрешение.

Микроскопия

Для просмотра ДНК, а также ряд других
белковых молекул используется электронный микроскоп. В то время как типичный свет
микроскоп ограничен только разрешением около 0,25 мкм, электронный
микроскоп имеет разрешение около 0,2 нанометра, что делает его
можно увидеть более мелкие молекулы. Это достигается тем, что электрон
микроскопы используют электронные лучи, а не видимый свет, используемый для освещения
микроскопы.

Электронная микроскопия ДНК

Требования

• Электронный микроскоп
• Соли тяжелых металлов (свинец)
  perchlorate, uranyl acetate, lanthanum nitrate)
• DNA sample (nucleic acids)
• Formaldehyde

Procedure

For this procedure, the steps involved:

• Spraying DNA на сетку
  со стеклянным распылителем (рекомендуется использовать свежесколотую слюду)
• Добавить латексные сферы — Латекс
  сферы или ферритин, используемые здесь, служат эталонными частицами
• Распространение ДНК
  раствор/препарат и белок (от 1:10 до 1:100) на поверхности воды в Ленгмюре
  корыто — это известно как метод Кляйншмидта. Он используется для
  Распределение нуклеиновой кислоты в белке с образованием белковой пленки, удерживающей ДНК на
  поверхности

Когда препарат готов, он готов к
окрашивание