Содержание
КАК НАРИСОВАТЬ ГЕНЫ | Наука и жизнь
Уже прошло несколько лет после того, как был полностью расшифрован геном человека и некоторых других живых существ. Расшифровка генома поставила перед научным сообществом ещё более сложную задачу — понять, какие функции выполняют участки ДНК, называемые генами. Учёные объединённой Европы создали генетический атлас, который ответит на этот и многие другие вопросы нового этапа геномных исследований.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Департамент функциональной геномики Института биофизической химии Макса Планка в Гёттингене является координационным центром европейского проекта Eurexpress.
Мозаичное цифровое изображение среза эмбриона мыши из компьютерной базы Eurexpress (www. genepaint.org). Окрашивание достигается с помощью специальной молекулярной метки, «пришитой» к пробе РНК. Тёмные пятна — места активности исследуемого гена.
Робот, изобретённый профессором Грегором Эйхелем, способен сканировать 30 генов ежедневно.
Лаборантка готовит образцы срезов эмбриона мыши для последующего сканирования.
‹
›
Открыть в полном размере
В 2003 году геном человека был расшифрован полностью. Это означает, что учёные теперь знают последовательность более трёх миллиардов нуклеотидов в молекуле ДНК человека. Опубликованы данные по секвенированию генома дрозофилы, нематоды, бактерии E.coli, мыши, начались работы по расшифровке генома шимпанзе. Казалось бы, зная химическую структуру ДНК, мы сможем ответить на все вопросы о том, как устроены гены. Но это далеко не так. Молекула ДНК действительно состоит из определённых участков — генов, отвечающих за синтез белковых молекул. Но последовательность генов — это ещё не геном. Например, только 25% генома человека состоит из «настоящих» генов. Две трети генома составляют регуляторные участки, «бессмысленные» последовательности, гены могут перекрываться, один ген зачастую отвечает за синтез сразу нескольких белков и т.д. В результате вместо предсказанных в 90-е годы прошлого века 100 тысяч человеческих генов в 2003 году учёные определили всего лишь около 20 тысяч смысловых генетических участков.
Причём далеко не всегда понятно, где заканчивается один ген и начинается другой, как работают эти гены и за синтез каких белков отвечают. Поэтому после расшифровки генома перед молекулярными биологами открылась бездна непознанного. Теперь учёным предстоит искать смысл в «бессмысленных» участках ДНК, идентифицировать новые гены, изучать механизм регуляции уже известных генов и определять их функции.
Каждая клеточка организма живого существа содержит одну и ту же ДНК, одни и те же гены. Тем не менее белковый состав клетки, к примеру, хряща заведомо отличается от белков клеток печени или головного мозга. В чём же дело? Да в том, что в клетке синтезируются не все белки, закодированные в структуре ДНК, а только необходимые. Упрощённо, ген белка коллагена активирован (или, как говорят, экспрессирован) в соединительной ткани, но «спит» в печени; ген адреналина вовсю «работает» в надпочечниках, но «отдыхает» в клетках головного мозга и т.д. Изучением функции генов занимается функциональная геномика, которая получила огромный импульс к развитию именно после расшифровки генома.
На современной стадии развития функциональной геномики стало возможным определять, какие гены в разных участках организма экспрессированы — «работают», а какие «спят». И не просто определять, а получать трёхмерные изображения распределения активности генов во всех органах и тканях — создавать так называемые атласы экспрессии генов. В качестве модели учёные используют эмбрионы лабораторной мыши, поскольку геном мыши, секвенированный в 2004 году, состоит из практически такого же числа генов, как и геном человека. Физиология мышей сходна с физиологией приматов, на мышах можно моделировать эмбриональное развитие и генетические болезни человека.
В 2005 году профессор Грегор Эйхель разработал специальную автоматизированную технологию создания генетических атласов, которую назвал «genepaint» (англ. — рисовать ген). Сейчас профессор Эйхель — директор департамента функциональной геномики Института биофизической химии Макса Планка в Гёттингене (Германия), где расположен координационный центр теперь уже общеевропейского проекта атласа экспрессии генов.
В международном постгеномном проекте Eurexpress помимо гёттингенского института участвуют несколько научных центров — в Берлине, Неаполе, Женеве, Страсбурге. Ещё два центра — в Эдинбурге и Цюрихе — формируют базу данных генетического атласа.
Цикл развития мышиного зародыша — 19 дней. Для генетического анализа берут 14,5- и 17-дневные зародыши мыши. Их замораживают, фиксируют в парафине. Затем из полученных образцов готовят тончайшие срезы толщиной не более 20 мкм, которые помещают на обычное препаративное стекло для исследования под микроскопом. Как же удаётся получить изображение активности того или иного гена? Для этого в лабораторных условиях синтезируют пробу РНК одного из 20 тысяч мышиных генов, благо геном мыши расшифрован полностью, и обрабатывают ею образец ткани зародыша. Если в данном образце исследуемый ген активен — в ткани присутствуют молекулы мРНК, комплиментарные пробе РНК. В результате их взаимодействия молекула РНК пробы прочно «сплетается» с мРНК ткани — происходит гибридизация.
Проба РНК помечена специальными молекулярными маркерами, которые при обработке определёнными химическими агентами дают цветную реакцию, поэтому в месте экспрессии гена ткань окрашивается в синий цвет.
Срез фотографируют в обычном световом микроскопе. Однако срезы слишком велики для того, чтобы сфотографировать их полностью, поэтому участки образца фотографируются последовательно. Все полученные снимки собираются в мозаичное изображение, которое после обработки сохраняется в формате tiff. Цифровая фотография окрашенного среза вместе с метаданными — условиями реакции гибридизации, свойствами среза эмбриона, структурой пробы РНК — поступает в базу данных Eurexpress и становится доступной для всего научного сообщества в Интернете.
Процедура обработки и фотографирования среза полностью роботизирована. В Институте
биофизической химии Макса Планка получают данные о локализации 60 генов в неделю,
в пяти других институтах — в два раза меньше. С января 2005-го по июль 2008 года
осканировано 15 тысяч генов — 3/4 всего генома мыши.
В компьютерной базе Eurexpress хранится более 250 тысяч изображений высокого разрешения. Сейчас объём базы данных составляет более 20 терабайт, и каждый месяц база прирастает ещё одним терабайтом. Размер каждого изображения одного среза может превышать 100 МБ. Для того чтобы просматривать такие изображения в Интернете, их сохраняют на сервере в специальном формате Zoom Image Server. Программа позволяет динамически загружать интересующие участки изображения, так что становится возможным увеличить любой участок среза до его максимального разрешения.
Цель проекта — получить атлас экспрессии всех 20 тысяч генов в мышином зародыше. С помощью такого генетического атласа можно будет определить, на каком этапе развития эмбриона и в каком месте активен тот или иной ген. Это очень важно для понимания физиологической функции гена и соответствующего ему белка. Также с помощью атласа можно будет сравнить активность разных генов, причём не только мышиных, но и человеческих, в норме и патологии.
Новая база данных, безусловно, продвинет знания в функциональной геномике и внесёт вклад в идентификацию генов болезней человека.
Хромосомная живопись: как увидеть эволюцию в геноме
Агентство РИА-Новости 17 сентября 2017 г.
Сайт Новости Сибирской Науки 18 сентября 2017 г.
Сайт Рамблер/Новости 18 сентября 2017 г.
Сайт Новости Науки 18 сентября 2017 г.
Хромосомная живопись — это не образ, придуманный журналистами, а научный метод, который успешно применяется учеными, когда нужно не просто узнать буквы генома, но и понять, что они означают. Поэтическое название следует из самой процедуры: очень уж живописными получаются хромосомы, по-разному окрашенные флюорохромами — органическими красителями, способными флюоресцировать при их освещении ультрафиолетовыми, фиолетовыми или синими лучами.
Сейчас из всех «уголков» генетической науки несутся сообщения о том, что расшифрованы те или иные геномы животных и растений.
Однако нужно понимать, что само по себе секвенирование — это лишь получение с помощью прибора гигантского набора кусков текстов. Ту же самую картину мы наблюдали бы, если бы книгу разорвали на миллиарды кусочков, а потом разными методами пытались понять, какой фрагмент текста откуда взят. Некоторые генетики работают на уровне букв, пытаясь сложить из них слова. Другие могут составить целые предложения. Третьи — занимаются тем, что располагают предложения друг за другом в правильном порядке. А вот те, кто складывает осмысленные куски текста в главы, — работают на уровне хромосом.
Первая хромосома — первая глава, ну и так далее. Всего у человека 22 главы плюс хромосомы X и Y. Хромосомы можно сравнить с футлярами, в которые «пакуются» гены. Если бы мы попытались набить шариками длинные носки, то получили бы примерно ту самую картину. Можно ли эти «носки» разложить по разным ящичкам–пробиркам? Этим и занимаются ученые, работающие методом хромосомной живописи.
Правда, дальше хромосомы нужно пометить разными цветами: например, первую — красным, вторую — синим, третью — оранжевым… А потом получается, что, имея разноцветные хромосомы из геномов разных животных, можно не только сравнить их друг с другом, но и понять, каким образом развитие определенного вида было встроено в эволюционную картину.
Как же технически можно это сделать?
Поясняет доктор биологических наук, профессор, заведующий отделом Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН Александр Графодатский: «После того как мы разложили хромосомы по разным пробиркам, мы можем взять первую хромосому человека и денатурировать ДНК. Денатурировать — это разделить две скрученные цепочки на две отдельные. Для чего это нужно? Когда ДНК двуцепочечная, к ней уже ничего присоединиться не может, она все свои химические связи заняла. А когда цепочки разошлись — все связи открыты. В этом случае мы можем создать гибрид: одну цепочку взять от одного вида животных, другую — от другого. Цепочки, как магниты, соединяются автоматически, причем теми местами, которые идентичны по содержанию».
Можно взять, например, одну первую хромосому ДНК африканской землеройки и положить ее на хромосомы африканского слона. Таким образом, кстати, стало понятно, что маленькая африканская землеройка и слон — ближайшие родственники.
Подобным же образом «срослись» вдруг хромосомы кита и бегемота. С этого момента ученые считают их ближайшими родственниками и понимают, что кит — это сбежавший из болота в океан бегемот.
Получается, что метод открыл перед генетиками удивительные перспективы: теперь можно нарисовать с помощью хромосом эволюционную картину мира.
Рассказывает Александр Графодатский: «Когда мы провели очень много опытов, соединяя цепочки одних видов с другими, то есть выясняя гомологию (одинаковость) между человеком и, например, свиньей, мышью, хорьком, китом, мы получили возможность увидеть картину эволюции. Теперь можно предполагать, каким был предок в каждом таксоне: у китов, приматов, млекопитающих, плацентарных млекопитающих, сумчатых. Однако метод хромосомной живописи имеет и свои ограничения. Он не дает сравнивать хромосомы далеких видов, например человека и птицы. Тем не менее сравнить далекие виды можно с помощью полного секвенирования генома, когда его текст ясен до букв».
Сейчас одним из главных научных центров, в котором сосредоточены специалисты по методу хромосомной живописи, является Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Там собирается крупнейшая в мире коллекция клеточных культур. Возможно, именно сибирские генетики первыми представят миру подробную карту биологической эволюции.
Анна Урманцева
Источник:
https://ria.ru/science/20170917/1504886546.html
Источник:
http://www.sib-science.info/ru/news/kak-uvidet-evolyutsiyu-17092017
Источник:
https://news.rambler.ru/science/37920723-hromosomnaya-zhivopis-kak-uvide…
Источник:
http://sci-dig.ru/biology/hromosomnaya-zhivopis-kak-uvidet-evolyutsiyu-v…
How to Draw DNA — Really Easy Drawing Tutorial
4.1K Shares
Научитесь рисовать красиво, шаг за шагом, шаг за шагом и ДНК-инструкции видеоурок. Теперь вы можете легко создать красивый рисунок ДНК.
Полный рисунок ДНК
Перейти к пошаговым инструкциям.
ДНК означает «дезоксирибонуклеиновая кислота». ДНК — это химическое соединение, находящееся в ядре клеток всех живых существ.
ДНК отвечает за наследование признаков — цвета ваших глаз, рисунка на шерсти котенка или высоты могучего дерева.
Форма ДНК называется двойной спиралью. Две молекулы ДНК обернуты друг вокруг друга в форме, напоминающей винтовую лестницу или закрученную лестницу.
Стороны лестницы состоят из молекул сахаров и фосфатов.
«Ступени» лестницы содержат информацию. Четыре нуклеотида — «ступени», называемые аденином, гуанином, тимином и цитозином, — образуют структуры. Это можно сравнить с набором чисел, которые используются для представления информации на компакт-диске или DVD-диске.
Знаете ли вы? Каждая из ваших клеток содержит шесть футов ДНК. Это означает, что вся ДНК в вашем теле, если растянуть ее от начала до конца, может достичь солнца и обратно примерно 600 раз.
Ученые также обнаружили, что у людей примерно 99,9% ДНК совпадают.
Всего 0,1 процента нашей ДНК делает нас уникальными. Люди больше похожи друг на друга, чем отличаются.
Прокрутите вниз, чтобы найти PDF-файл этого руководства, который можно загрузить.
ДНК также появилась в популярной культуре. Объяснение ДНК было важно для сюжета блокбастера Парк Юрского периода (1993).
Рисунки ДНК часто встречаются в учебниках, в научно-фантастических фильмах или сериалах и даже на одежде и других предметах.
Хотите нарисовать нить ДНК? Это простое пошаговое руководство по научному рисованию поможет вам понять, как это сделать.
Все, что вам понадобится, это карандаш, ластик и лист бумаги. Вы также можете использовать цветные карандаши, маркеры, цветные карандаши или краски, чтобы раскрасить готовую модель.
Если вам понравился этот урок, см. Также следующие руководства по рисованию: Цветы лилии, тюльпана и магнолии.
Пошаговые инструкции по рисованию ДНК
Как нарисовать красивую ДНК для детей, начинающих и взрослых – шаг 1
1.
Начните с рисования пары прямых линий, расположенных по диагонали и параллельно друг другу . Эти направляющие линии помогут вам нарисовать ДНК.
Easy DNA Drawing — Шаг 2
2. Нарисуйте пары параллельных изогнутых линий между двумя прямыми линиями. Эти линии должны располагаться по диагонали относительно прямых линий.
Easy DNA Drawing — Step 3
3. Начните рисовать дополнительные пары параллельных изогнутых линий по диагонали, противоположной первой. Эти линии должны образовывать форму «X» с первыми линиями.
Easy DNA Drawing — Шаг 4
4. Продолжайте рисовать пары параллельных изогнутых линий, пока не дойдете до нижней части рисунка. Там нарисуйте дополнительный набор линий, которые выглядят так, как будто они пересекутся, если продолжатся. Обведите конец каждого набора короткой линией.
Easy DNA Drawing — Step 5
5. Сотрите длинные прямые направляющие линии с рисунка.
Easy DNA Drawing – Step 6
6. Начните рисовать пары прямых параллельных линий внутри каждого закругленного отверстия.
Обведите их на каждом конце короткими линиями и при необходимости сотрите направляющие. Обратите внимание, что каждое отверстие содержит три таких полосы или нуклеотида. Это потому, что каждый кодон или бит информации состоит из триплета нуклеотидов или трех нуклеотидов.
Простое рисование ДНК — шаг 7
7. Нарисуйте три нуклеотида в следующем отверстии, используя три набора прямых параллельных линий. Приложите каждый комплект к концам и сотрите направляющие линии по мере необходимости.
Добавление дополнительных деталей к изображению вашей ДНК – Шаг 8
8. Нарисуйте три нуклеотида в следующем разделе, стирая направляющие линии по мере необходимости.
Завершите набросок вашего рисунка ДНК – Шаг 9
9. Нарисуйте окончательный набор нуклеотидов, завершив цепочку ДНК.
Раскрась свой рисунок ДНК
Раскрась свою ДНК. Яркие цвета часто используются для выделения различных частей конструкции.
ДНК называют «кирпичиком» или «схемой» жизни.
Все животные и растения имеют ДНК. Узнайте больше с нашей подборкой руководств по рисованию растений и животных.
Дополнительные уроки по рисованию тела см. в посте «37 лучших руководств по рисованию тела».
Простое пошаговое руководство по рисованию ДНК
Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы сохранить руководство в Pinterest!
Учебник по рисованию ДНК — легко и весело Страницы для печати
УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ДЛЯ УЧАСТНИКОВ
Все еще видите рекламу или не можете загрузить PDF-файл?
Во-первых, убедитесь, что вы вошли в систему. Вы можете войти на странице входа участника.
Если вы по-прежнему не можете загрузить PDF-файл, вероятное решение — перезагрузить страницу.
Это можно сделать, нажав кнопку перезагрузки браузера.
Это значок в виде круглой стрелки в верхней части окна браузера, обычно расположенный в верхней левой части (вы также можете использовать сочетания клавиш: Ctrl+R на ПК и Command+R на Mac).
Рисунок ДНК. Как рисовать ДНК шаг за шагом
В каждом живом организме есть вещество, называемое дезоксирибонуклеиновой кислотой, которое содержит генетическую информацию, помогающую этому организму расти и функционировать.
Это название довольно сложное, поэтому его чаще называют ДНК.
Он представлен довольно сложной структурой, и это может затруднить обучение рисованию ДНК, так как она имеет такую специфическую физическую структуру.
Это руководство, которое вы собираетесь взять, разберет его и покажет вам, что это может быть проще, чем вы думаете!
Мы надеемся, что это пошаговое руководство о том, как нарисовать ДНК за 6 шагов, поможет вам легко и весело нарисовать эту невероятную структуру!
О чем эта запись в блоге
- Как рисовать ДНК — приступим!
- Шаг 1
- Шаг 2 – Затем нарисуйте внутреннюю структуру ДНК
- Шаг 3 – Нарисуйте следующий участок ДНК
- Шаг 4. Теперь нарисуйте еще немного основы ДНК
- Шаг 5.
Завершите рисунок ДНК - Шаг 6. Завершите рисунок ДНК каким-нибудь цветом
- 3 Еще несколько советов, которые упростят рисование ДНК!
- Ваш рисунок ДНК готов!
Завершите рисунок ДНКШаг 1
Чтобы начать это руководство по рисованию ДНК, мы начнем с извилистого внешнего каркаса молекулы. Это известно как основа ДНК, и это то, что помогает держать все вместе.
К тому же это самая сложная часть строения для рисования! Однако вам не нужно беспокоиться, так как мы будем делать это медленно.
Вот хитрость, которую вы можете использовать, чтобы облегчить себе жизнь. С помощью легкого карандаша внимательно посмотрите на исходное изображение и нарисуйте несколько простых карандашных линий, повторяющих форму позвоночника.
После того, как вы нарисуете эти извилистые карандашные линии, вы можете использовать свою ручку или более темный карандаш для фактических контуров позвоночника.
Когда вы рисуете, постарайтесь воспроизвести линии точно так, как они выглядят на эталонном изображении, поскольку позже мы добавим туда элементы.
Не торопитесь с этим, а затем мы можем двигаться дальше, когда вы будете готовы!
Шаг 2 — Затем нарисуйте внутреннюю структуру ДНК
Для этой второй части вашего рисунка ДНК мы будем рисовать внутреннюю «лестницу» рисунка. Именно эти прямые структуры содержат информацию о цепи ДНК.
Используя линейку, вы можете нарисовать первые две из этих «ступенек» в самой верхней части молекулы. Из-за того, как позвоночник скручен на этом участке, мы не увидим самых концов этих перекладин.
В следующем разделе будет другая история, так как, поскольку мы увидим внутреннюю часть позвоночника, мы на самом деле увидим концы этих прядей.
Затем вы можете нарисовать следующую часть ступеней по мере их появления, а затем мы можем перейти к шагу 3!
Этап 3 – Нарисуйте следующий участок ДНК
Принимая во внимание то, что вы узнали на предыдущих двух шагах, теперь вы можете добавить еще один участок на этом шаге нашего руководства по рисованию ДНК.
Это означает удлинение некоторых изогнутых линий вниз для следующей секции магистрали, а затем добавление нескольких прямых линий для следующих трех ступеней этой секции.
Шаг 4 – Теперь нарисуйте еще немного основы для ДНК
Теперь вы действительно освоились! Для этой нити ДНК будет еще одна секция, которую вы будете рисовать, и на следующем этапе рисования вашей ДНК мы добавим еще немного основы.
Это будет сделано точно так же, как вы рисовали до сих пор. Попробуйте представить физическую нить позвоночника и то, как бы она скручивалась, если бы была сделана, скажем, из ленты.
Эта мысль вместе с эталонным изображением поможет вам правильно расположить эту часть позвоночника. Тогда у нас есть последние детали, которые нужно добавить на следующем шаге, так что давайте двигаться дальше!
Шаг 5 – Завершите рисунок ДНК
Теперь пришло время закончить структуру молекулы на этом этапе наше руководство по рисованию ДНК! Во-первых, вы можете нарисовать еще две ступени лестницы ДНК, как показано на нашем эталонном изображении.
Затем мы нарисуем еще немного основы для этой последней секции вокруг их концов. Эта ветвь позвоночника будет логически вытекать из того места, где она соединится с предыдущей секцией.
Наконец, вы можете добавить последнюю ступеньку лестницы и нарисовать концы позвоночника. Тогда вы закончили рисунок!
Есть также несколько способов, которыми вы могли бы продвинуть этот рисунок еще дальше.
Одна из идей — найти помеченную диаграмму ДНК и подписать свой собственный рисунок. Вы также можете нарисовать дополнительные детали или даже добавить несколько прядей на заднем плане!
Это всего лишь несколько идей, которые вы могли бы использовать, но что еще вы можете придумать, чтобы завершить их?
Шаг 6 – Завершите свой рисунок ДНК каким-нибудь цветом
ДНК часто изображают с большим количеством ярких цветов, и это то, что мы использовали, когда раскрашивали в нашем примере для этого рисунка ДНК.
Вы можете использовать наше эталонное изображение, чтобы воспроизвести этот набор цветов, но вы также можете использовать некоторые свои собственные цвета, чтобы действительно красиво завершить его!
После того, как вы выбрали цвета, у вас есть несколько вариантов, какие художественные материалы вы можете использовать.
Возможно, вы захотите использовать некоторые среды, которые дадут вам больше контроля над сложными цветовыми деталями.
Цветные карандаши, маркеры или тонкие кисти дадут вам больше контроля, но какие цвета и материалы вы выберете?
3 Еще несколько советов, которые облегчат рисование ДНК!
Разберитесь с перипетиями рисунка ДНК с помощью этих 3 забавных и простых советов!
Возможно, самое сложное в создании наброска ДНК — это то, что он такой запутанный и запутанный. Если вам сложно нарисовать структуру в том виде, в каком она представлена в руководстве, вы можете упростить дизайн.
Есть несколько способов сделать это, не нарушая основы структуры. Вы можете сделать основные контуры нити ДНК короче и толще.
Кроме того, делая прямые линии посередине менее частыми и немного более толстыми, они также могут быть проще. Ваш рисунок по-прежнему будет выглядеть великолепно, но рисовать будет намного проще!
Мы постарались сделать рисование ДНК еще проще в руководстве, но это не значит, что вы не можете использовать дополнительную помощь извне.
Существует множество различных ресурсов, на которые вы можете ссылаться во время рисования.
В Интернете можно найти бесчисленное количество диаграмм ДНК, которые помогут вам в рисовании. В учебниках по естественным наукам также часто есть диаграммы, на которые вы можете ссылаться.
В некоторых магазинах даже продаются модели нитей ДНК, которые являются одним из лучших ресурсов, которые вы можете использовать при рисовании. Если вам удастся найти одну из этих моделей, у вас в конце тоже будет крутое украшение!
Использование этих дополнительных ресурсов также позволит вам создавать различные варианты этой ДНК.
Этот рисунок ДНК также можно упростить, если вы немного подготовитесь. Может показаться заманчивым просто погрузиться и начать рисовать, но небольшая подготовка может иметь большое значение!
Используя руководство, дополнительные референсы и карандаш, вы можете попробовать разбить дизайн на основные формы. Затем медленно начните создавать детали, чтобы создать линии для окончательного дизайна.