Kategorie: Biometrics

Unterschrift

Eine Signatur ist eine Signatur. Indem seinen Namen auf ein Dokument erklärt die Unterzeichner ihre Zustimmung zum Inhalt. Eine Signatur ist nur rechtsgültig , wenn die Person über 18 Jahre. Niemand unter 18 Jahren kann rechtlich die Unterschrift verpflichten.

Ein Maler erkennt sein Kunstwerk mit seiner Unterschrift. Im alten Griechenland unterzeichnete Künstler seine Arbeit, und wir kennen die Namen von Künstlern wie Praxiteles . Im Römischen Reich , treffen wir dagegen eine anonyme Kunst , unterzeichneten die Künstler nicht seine Werke, und die überwiegende Mehrheit der römischen Künstler sind nun namenlos. [1]

Referenzen

  1. Aufspringen^ Aage Hauken: Im Schatten av Vesuvius (S. 145), Herausgeber Aschehoug, Oslo 2009, ISBN 978-82-03-23682-2

Ringing Vögel

Läuten der Vögel ist eine wissenschaftliche Methode bei der Untersuchung der verwendeten Vögel .

Ein Ring aus Leichtmetall mit einer eindeutigen Identifikationsnummer , um den Vogel Füße mit einer Zange befestigt sind . Für die Kennzeichnung und den Abruf in großem Maßstab hat sich über die Jahre in der Lage gewesen sind zu identifizieren Überwinterung, Migrationsrouten , Leben, Beziehungen und viele andere Aspekte der Vogelwelt.

Eine Variante des Läutens mit Farbringen durchgeführt, so Individuen (z.B. captive; Hühner, Geflügel Ringe ; DFFR-Ring [1] , Tauben wing ) ohne die Vögel zu erfassen, die identifiziert werden.

Geschichte

Verschiedene Arten von Klingeln hat in beiden existierte der Römerzeit und dem Mittelalter , wo die Ringe entweder Buchstaben enthalten oder wurden mit den Logos gekennzeichnet, die Vogel – Besitzer gemeldet. Das moderne Läuten für wissenschaftliche Zwecke wurde 1899 von dem dänischen Dom Schullehrer erfinden Hans Christian Cornelius Mortensen , der in seiner Heimatstadt Viborg als Vogel Mortensen bekannt war. [2] [3] [4]

Quellen / Referenzen

  1. Aufspringen^ fjerkrae.dk: Zucht / Huhn Ringe
  2. Aufspringen^ Er folgte den Vogel auf seinem Flug, viborghistorie.dk
  3. Aufspringen^ HCC Mortensen, die große dänische Encyclopaedia .
  4. Aufspringen^ Preuss, Niels Otto (2001). „Hans Christian Cornelius Mortensen: Aspekte seines Lebens und der Geschichte der Vogelberingung“ (PDF). Ardea89 (1): 1-6.

Ribosomen

Das Ribosom ist ein zelluläres Komplex, der ribosomalen RNA (aus rRNA ) einer Hand ribosomalen Proteinen (r-Proteinen). Das Ribosom ist verantwortlich für die „Übersetzung“ des genetischen Codes in mRNA für die Polypeptidketten , werden alle Proteine aufgebaut ist. mRNA ist wiederum eine Kopie eines bestimmten Gens in der Zelle der DNA (Genom).

Man kann sich das Ribosom als eine Fabrik , die ein Protein mit einer Reihe von Anweisungen erstellt , die in den Genen. Ribosomen kann frei schwebend in der Zelle gefunden werden Zytoplasma (Zellflüssigkeit) oder das Protoplasma von Bakterien. In Eukaryoten, können sie auch an das gebunden sein endoplasmatischen Retikulum . Ribosomen sind Enzyme , und es wurde kürzlich festgestellt , daß die enzymatische Funktion , die durch die RNA – Abschnitt gesteuert wird, nicht die Proteineinheit. Dies unterscheidet sich von dem Ribosom, die größte Gruppe von Enzymen in der Natur, von Proteinen aus, und bedeutet , dass die Ribosomen – RNA ein Enzym ist (bekannt als Ribozym ).

Übersicht

Abbildung 2 : Das große (1) und das kleine (2) Gerät zusammenpassen.

Ribosomen in allen Organismen besteht aus zwei Untereinheiten, genannt Untereinheiten (Abbildung 1) , das zusammenpassen (Abbildung 2). Die beiden Unterbaugruppen zusammen , um die Informationen von dem übersetzen mRNA während der natürlichen an eine Peptidkette der Proteinsynthese (Abbildung 3). Jede Untereinheit besteht aus einem oder drei sehr großen RNA – Moleküle (ribosomale RNA oder rRNA ) und zahlreichen kleinerer Proteinmolekülen.

Die Proteinsynthese

Während Protein misst Synthese die kleine Untereinheit auf der mRNA an der Stelle , wo das Protein Code beginnt. Dieses in Prokaryoten ist durch eine Basensequenz auf dem mRNA geführt (die angerufene Shine-Dalgarno – Sequenz ) , die zu einem Teil der rRNA der kleinen Untereinheit (anti-Shine-Dalgarno-Sequenz) komplementär ist. In Eukaryonten bindet die kleine Untereinheit zusammen mit einer Vielzahl von Proteinen (Initiationsfaktoren) zu Beginn der mRNA und dann tastet entlang der mRNA auf die Existenz eines Startsignals. Das Startsignal (auch als Startcodon bezeichnet) ist in allen Organismen Sequenz August

Nachdem die kleine Untereinheit an den mRNA – Startcodon gebunden hat und gefunden zu binden , kann die große Untereinheit nach oben und der Proteinsynthese beginnen. Die aktive Stelle des Ribosoms besteht aus drei Bereichen ( Seiten ), bezeichnet als „A“, „P“ und „E“ (Abbildung 3):

  • Ein -Ort ist die Website von A minoacyl tRNA – Bindungs: Dies ist die richtige bindet tRNA (Transfer – RNA, RNA – Adapter) auf das nächste Codon (Codierelement) auf der mRNA. tRNA – Molekül wird durch einen Proteinfaktor an das Ribosom gebracht bekannt als Elongationsfaktor Tu (EF-Tu) in Prokaryoten oder EF-1 in Eukaryonten und ist bereits mit den geeigneten Aminosäuren geladen. Bei Ausgabe des tRNA an das Ribosom eine Hydrolyse von Guanosintriphosphat elongeringsfaktoren gebunden. Dies führt zu einer großen Konformationsänderung des Proteins , das dadurch aus dem Ribosom – A-Stelle geschoben.
  • P -Ort ist der Ort von P eptidyl-tRNA – Bindung: Nach der tRNA in der A – Stelle kenkendt wird, wird die Aminosäure an tRNA in die wachsende Kette eingebaut gebunden durch die Kette auf die tRNA gebunden in der P – Stelle ist in der A- bis zur Aminosäure an tRNA übertragen Website. Dieser Prozess wird als peptidyloverførsel und durch die ribosomale rRNA katalysiert. Deltaljerne in der Katalyse ist nicht vollständig beschrieben. Nach peptidyloverførsel bewegte tRNA in der A – Stelle, die jetzt alle der Aminosäurekette binden als in der P – Stelle, während die leere tRNA in der P – Stelle an der E-Seite verschoben wird. Dieser Prozess wird als Translokation und wird von einem Protein mit der Bezeichnung Elongationsfaktor G (EC-G) in katalysierten Prokaryoten und EF-2 in Eukaryoten . Der Prozess ist energieintensiv und beinhaltet den Verbrauch von Guanosintriphosphats elongeringsfaktoren gebunden.
  • E -site auch als E XIT-Website: Hier endet die leere tRNA von der P – Stelle nach der Translokation und später Ribosom verlassen.

Das Gesamtergebnis des Prozesses ist die Schaffung eines neuen Proteinmoleküls. Die Peptidkette wird durch einen Tunnel in der großen Untereinheit (genannt ausgeworfen Ausgang tunnnelen ) und faltet sich spontan in seine aktive, kugelige Form aufweisen. Dies kann zum Beispiel. ein Enzym mit einer spezifischen Aktivität, die für die Zelle wichtig ist.

Abbildung 3: Translation der mRNA (1) mittels eines Ribosoms (2) an eine Polypeptidkette (3). mRNA beginnt bei einem Start – Codon ( August ) und endet an einem Stopp – Codon ( UAG ).

Geschichte

Ribosomen Struktur und Arbeitsweise , sondern auch die begleitenden Moleküle, die so genannte „Übersetzung device“ ist Gegenstand intensiver Forschung aus der Mitte des seit 20. Jahrhunderts und in das 21. .

Die Forschung im Bereich gipfelte im Jahr 2000 mit der Beschreibung der vollständigen dreidimensionalen Struktur der prokaryotischen 70S Ribosomen.

Freie Ribosomen

Freie Ribosomen sind in allen Zellen vorhanden und Sie auch in Mitochondrien und Chloroplasten von eukaryotischen Organismen. Freie Ribosomen produzieren meist Proteine in der Zellflüssigkeit oder Organell eingesetzt , wo sie existieren.

Membranribosomer

Wenn bestimmte Proteine , die durch das Ribosom gebildet sind, kann es angebracht sein Zellkern Membran und dem endoplasmatischen Retikulum (ER) , während die Synthese verläuft. Dies führt in die neugebildete Polypeptidketten direkt in der ER, von wo aus sie an ihren Bestimmungsort transportiert werden. Gebundene Ribosomen produzieren hauptsächlich die Proteine in der Zellmembran verwendet oder werden aus der Zelle über den Prozess aufgerufen vertrieben Exozytose .

mitochondriale DNA

Mitochondrien hat ihr eigenes genetisches Material , mitochondriale DNA , mtDNA oder mDNA und auch die Maschinen , die für die Synthese von RNA und Proteinen . Die mitochondriale DNA wird nur maternal vererbt. Jede Zelle hat von 100 bis 10.000 Kopien von mDNA. Mitochondrial DNA umfasst etwa 16.600 Basenpaaren . Zum Vergleich weist die menschliche DNA von 3,000,000,000 Basenpaaren atomgebundenen und Chloroplasten – DNA oder ctDNA cpDNA von 120.000 bis 170.000 Basenpaaren.

Mitochondriale Gene

Human mDNA besteht aus 16.569 Basenpaare organisiert in 37 Gene , die für die folgenden Möglichkeiten :

  • 22 Gene , die für tRNA
  • 1 – Gen für rRNA
  • 1 – Gen für die rRNA , die auch für das Protein kodiert Humanin
  • 13 Gene , die für Proteine in der inneren Membran. [1]

Im Gegensatz zu den anderen Proteinen bleiben Humanin nicht in den Mitochondrien gebunden, sondern ist ein Apoptose – Inhibitor, zum Beispiel. Funktion in Gehirnzellen. Trotz humanins existiert Name Protein in vielen Tieren.

Überblick über die mitochondriale-kodierten Proteine

Protein Gen
NADH – Dehydrogenase
(Komplex I)
MT-ND1, MT-ND2, MT-ND3 MT-ND4, MT-ND4L, MT-ND5, MT-ND6
Coenzym Q – Cytochrom C – Reduktase / Cytochrome b
(Komplex III)
MT-CYB
Cytochrom – c – Oxidase
(Komplex IV)
MT-CO1, MT CO2, MT-CO3
ATP – Synthase
(Komplex V)
MT-ATP6, MT-ATP8
Humanin MT-RNR2

Graphologie

Graphologie ( griechisch graphein ‚schreiben‘ und logia ‚lernen‘) ist die Studie, wie menschlicher Persönlichkeitsmerkmale in Handschrift gefunden.

Graphologie müssen aus rechtlichen oder gerichtlich verwendeten unterscheiden Schriftkompetenz so. Der Umgang mit der Echtheit der Unterschriften zu urteilen oder Schriftproben zu vergleichen , um festzustellen , ob der Autor das gleiche ist.

Graphologen glauben aus Analysen der schriftlichen Prüfungen persönliche Qualitäten in den Bereichen abzuleiten. Ziel, Streben, Selbsteinschätzung und Beziehung zur Außenwelt. Beansprucht bestimmte Krankheiten in der Schrift zu lesen ist. Graphologie in ungenannter Höhe für die Erstellung von Persönlichkeitsprofilen, Personalauswahl oder als Werkzeug für die verwendeten persönliche Entwicklung .

Grafologien kritisiert, nicht wissenschaftlich gültig ist und der Kurs ist oft außerhalb der akademischen Kreise verehren bezeichnet.

Geschichte

Schon hat die alte chinesische Handschrift auf kommentiert, unter anderem Okakura und der chinesischen Philosophen Kuo Juso.

Die erste bekannte Arbeit auf grafologien aus ist 1662 , als der italienische Arzt Camillo Baldo ein Buch veröffentlicht mit dem Titel Trattato kommen una lettera missiva si cognoscano la natura e qualità dello scrittore ( „Wie ein Brief des Schriftstellers Eigenschaften kennen lernen“).

In 1778 schreibt den Schweizeren Arzt und Psychologen Johann Caspar Lavater ( Jahre 1741 – Jahre 1801 ), ein Werk über die menschliche Natur, ein Volumen von håndskriftens Charakter beteiligt, basierend auf Manuskripte von Johann Wolfgang von Goethe , den er kannte.

In 1875 veröffentlichte die erste wirkliche Arbeit auf grafologien „Système de Graphologie“ des Französisch Priester Jean Hippolyte Michon, der die Französisch grafologis Gründer gilt. Diese Arbeit wurde später von Jules Crépieux-Jamin angepasst.

Als nächstes kommt zu grafologien Deutschland , wo Namen wie Lagenbruch, Schwiedland und Wilhelm Preyer kamen die Entwicklung des Subjekts zu charakterisieren. In 1897 gründete die deutschen Graphologe Firma, Die Deutsche Gesellschaft Graphologische.

Aber es war die deutsche Ludwig Klages hat heute wirklich Bety ding die Richtung , in grafologien verwendet habe. Einige seiner bekanntesten Bücher sind Die Probleme dort Graphologie von 1910 und Handschrift und Charakter von 1917 . Darüber hinaus abgesehen von Max Powder , die kombiniert grafologien mit Sigmund Freud und Alfred Adler Tiefenpsychologie .

In Dänemark haben wir bekannt Graphologen als Sigbrit Galster Pedersen, Annelise Garde, Elsa Kornerup, Irmgard Wassard, Per Andersen und Vera Slæbo (haben).

Bildung

Einige Universitäten in Europa und den Vereinigten Staaten bieten Kurse in Graphologie. Regel Unterricht in Graphologie jedoch die private Bildung / Ausbildung.

In Dänemark gibt es nicht mehr funktionierende professionelle Organisation. In Bezug. Bildung Sie auf eine private Vereinbarung bezieht sich mit einem praktizierenden Graphologen.

Es werden in der Regel separat mit einer wöchentlichen Lektion oder ein alle 14 Tage. Das Programm dauert durchschnittlich etwa 4 Jahre. Der Kurs setzt die Kenntnis der Psychologie und Germanistik an der HF-Ebene und Fertigkeiten in mündlichen und schriftlichen Dänisch auf dem gleichen Niveau. Darüber hinaus ist es der Student zu erwarten darauf vorbereitet sein, mit sich selbst und seiner persönlichen Entwicklung zu arbeiten und eine tiefenpsychologische Wissen und Verständnis zu erwerben.

Grafologische Methode

Es gibt mehrere Graphologen Richtungen und Methoden. In dem am häufigsten verwendeten Ansatz, wie im folgenden Schätzungen exemplifiziert grafologen verschiedene Strukturelemente der Schriften, den verschiedenen persönliche Eigenschaften im Zusammenhang betrachtet werden. Die einzelnen Elemente können normalerweise nicht für sich selbst zu beurteilen, sondern muss mit dem Schreiben, das Bild als Ganzes kombiniert werden.

  • Die Schrift der Geschwindigkeit .
    Schnell : Aktivität Turbulenzen. Langsam : failure, ruhig.
  • Scriptural Kontext .
    Coherent : logisches Denken. Inkohärent : Unilateralismus, leaping Denken, Isolierung Trend.
  • Größe der Schrift .
    Großes , Selbstvertrauen, gesundes Selbstwertgefühl, usaglighed. Klein : sachlich, Minderwertigkeits Nachricht
  • Die Schrift-Design.
    Vereinfacht : Rationalität, Mangel an Phantasie. Angereichert : schaffen Freude Umstand
  • Die Fülle der Schriftart .
    Reiche : konkretes Denken, Phantasie. Dünne : abstraktes Denken, nüchtern.
  • Schrift Stärke .
    Pastos : Sinnlichkeit, Genuss. Sharp : Spiritualität, Askese
  • Skriftens Druck.
    Presse Starke : Stärke, Vitalität, Hemmungen. Drücken Schwach : geistige Bewegung, zart
  • Schrift Regelmäßigkeit.
    Regular : Kontrolle, Reglementierung. Unregelmäßige : emotional, Opposition, impulsiv.
  • Die Schriftbreite .
    Länge : direkt, Mangel an Hemmungen. Schmale , Selbstbeherrschung, Hemmungen
  • Schrift Bindung bildet.
    Winkel : geradlinig, ohne Kompromisse, verantwortlich, Hartnäckigkeit. Thema : Anpassungsfähigkeit, Schaukeln, Rollenspiele. Arcade : Schwüle, Konservatismus, Selbstschutz. Festoon : Freundlichkeit, empfänglich, abgehend
  • Scriptural Richtung Schwerpunkt.
    Linke Armatur : introvertiert, vergangenheitsorientiert. Rechts Pass : outgoing, zukunftsorientiert.
  • Die Schrift Piste.
    Linke Slant : Selbstschutz, Reservierung. Steil : Selbstkontrolle, unabhängig. Rechts Slant : Kontakt Interesse ist auf andere angewiesen.
  • Skriftens Zonen.
    Unter Zone passend : die Instinkte, das Unbewusste, terrestrisch. Mittelbereich passend : Emotionen, ego, Thema. Overzone Beschlag : Intellekt, Überich, Idealismus, Entwurzelung.
  • Schrift Längendifferenz.
    Kleiner Unterschied : Zufriedenheit, phlegmatisch. Große Längendifferenz: tatkräftige, unzufrieden.
  • Die Richtung der Linien.
    Gerade Linien: ausgewogen und stabil. Aufwärtslinien: Begeisterung, Optimismus, Angst. Absteigenden Linien: Müdigkeit, Niedergeschlagenheit, Depressionen
  • Die Unterschrift .
    Sagen Sie etwas über das Selbst Person und Identität.

Die Kritik an Graphologie

Graphologie kritisiert fehlende wissenschaftliche Validität ( Gültigkeit ). Verfahren wissenschaftliche Gültigkeit nachgewiesen werden kann statistisch , wenn eine solche. kann gezeigt werden , dass grafologische Profilierung mehr Stelle in Bezug auf den analysierten persönlichen Eigenschaften beeinflusst durch , als aus purem Zufall zu erwarten. Ob dies erreicht ist, kann bestimmt werden durch die Wahrscheinlichkeitstheorie . Eine Bedingung für die Gültigkeit dieser Studien ist es , grafologen neben Probe zu schreiben, hat keinen Zugang zu anderen Informationsquellen auf den analysierten Personen, die sonst die Chancen der richtigen Vermutung erhöhen könnten.

Wenn die veröffentlichten Forschungsergebnisse der Überprüfung werden die einzelnen Artikel finden , die für die Gültigkeit der grafologische Analyse sprechen [1] . Es ist jedoch weitaus häufiger mit Studien darauf hinweist , dass grafologische Verfahren hat eine geringe oder gar keine Gültigkeit [2] .

Die etablierte akademische Psychologie erkennt im Allgemeinen nicht Graphologie als gültige Methode des Wissen über Persönlichkeitsmerkmale zu erhalten, und Psychologen sind nicht in Graphologie an dänischen Universitäten gelehrt.

Referenzen

  1. Aufspringen^ Zum Beispiel: Crumbaugh, James C & Stockholm, Emilie (1977); Validierung der Graphoanalysis Stadt ‚Global‘ oder ‚Holistic‘ Methode. „ Wahrnehmungs- und Motorik. April 1977, 44 (2), 403-410 .
  2. Sprung nach oben^ . ZB: Ben-Shakar, G., Bar-Hillel, M. Blum, Y., Ben-Abba, E & Flug, A., Journal of Applied Psychology , 1986 (71), 645- 653

DNA

Desoxyribonukleinsäure ( DNA , aus dem englischen Wort D eoxyribo n ucleic eine cid ) ist ein Molekül , das die meisten der trägt genetische Information , die für das Wachstum, die Entwicklung, Funktion und dient Reproduktion aller bekannten lebenden Organismen und viele Viren . DNA und RNA sind Nukleinsäuren ; zusammen mit Proteinen und komplexen Kohlenhydraten bilden die drei Haupttypen von Makromolekülen , die für alle bekannten Formen von wesentlicher Bedeutung sind Leben .

Die meisten DNA – Moleküle bestehen aus zwei Biopolymeren Stränge umeinander in einer verdrillten Doppelhelix . Die beiden Stränge der DNA , wie bekannt , Polynukleotide , da sie aus einfacheren Einheiten genannt Nukleotiden . [1] Jedes Nukleotid besteht aus einem stickstoffhaltigen Nukleobase – entweder Cytosin (C), Guanin (G), Adenin (A) oder Thymin (T) – sowie ein Zucker , wie bekannt , Desoxyribose und eine Phosphatgruppe . Die Nukleotide miteinander verbunden ist in einer Kette von kovalenten Bindungen zwischen einem Nucleotidzucker und dem des zweiten Phosphat-, was zu einem alternierenden Zucker-Phosphat – Rückgrat .

DNA Speichern von biologischen Informationen . DNA – Rückgrat ist resistent gegen eine Spaltung, und beide Stränge der doppelsträngigen Struktur hält die gleiche biologische Informationen. Biologische Information repliziert wird, sind die beiden Stränge aufgetrennt. Ein beträchtlicher Teil der DNA (mehr als 98% für die Menschen) ist nicht kodierenden , was bedeutet , dass diese Abschnitte funktionieren nicht als Codierungsproteinsequenzen.

Im Inneren der Zellen, DNA in langen Strukturen organisiert genannt Chromosomen . Während der Zellteilung vervielfältigt diese Chromosomen in einem Prozess namens DNA – Replikation und bietet jede Zelle ihren eigenen vollständigen Satz von Chromosomen. Eukaryotischen Organismen ( Tiere , Pflanzen , Pilze und Protozoen ) speichert die meisten ihre DNA in den Zellkern und einen Teil ihrer DNA in Organellen wie Mitochondrien oder Chloroplasten . [2] Im Unterschied, speicher , Prokaryoten ( Bakterien und Archaea ) nur dann in ihrer DNA das Zytoplasma . Innerhalb der Chromosomen werden komprimiert und DNA der organisierten kromatinproteiner wie Histon . Diese kompakten Strukturen führen , die Wechselwirkungen zwischen DNA und anderen Proteinen, und helfen , zu steuern , welche Teile der DNA transkribiert wird.

Features

DNA ist ein langes Polymer aus wiederkehrenden Einheiten genannt Nukleotiden . [3] [4] DNA Struktur ist nicht statisch, [5] alle Spezies besteht aus zwei spiralförmigen Ketten jeweils auf der gleichen Achse Wicklung und jeweils mit einem Gewebe von 34 Angstrom (3,4 Nanometer ) und einem Radius von 10 Angström (1,0 Nanometer). [6] Nach einer weiteren Studie wird die DNA – Kette in einer bestimmten Lösung , gemessen 22 bis 26 Ångström breit (2,2 bis 2,6 Nanometer) zu sein, und eine Nukleotid – Einheit gemessen wurde 3,3 Å ist ( 0,33 nm) lang. [7] Obwohl jede einzelne Wiederholungseinheit, sehr klein ist, können die DNA – Polymere können sehr große Moleküle Millionen von Nukleotiden enthalten. Beispielsweise besteht die DNA des größten menschlichen Chromosoms , Chromosomenzahl 1 , von etwa 220 Millionen Basenpaaren [8] und 85 mm lang sein würde, wenn es aus begradigt wurde.

In lebende Organismen existieren DNA normalerweise nicht als ein einzelnes Molekül enthält , sondern eher als ein Molekül – Paare , die fest zusammengehalten werden. [9] [10] Diese zwei langen Stränge werden in Form eines umeinander geflochtene Doppelhelix . Jedes Nukleotid enthält sowohl einen Teil der Hauptkette des Moleküls Segment , das die Kette zusammenhält, und eine Nucleobase, die mit der zweiten DNA – Strangs der Wendel zusammenwirkt. Eine Nukleobase an einen Zucker gebunden ist ein sogenannter Nukleosid , während eine Basis , die an einen Zucker verbunden ist, und eine oder mehrere Phosphatgruppen ist ein sogenannter Nukleotid . Ein Polymer , bestehend aus mehreren gekoppelten Nukleotiden (wie in DNA) ist ein sogenannter Polynukleotid . [11]

DNA – Strang , bestehend Rückgrat aus alternierenden Phosphor- – und Zuckergruppen . [12] Der Zucker von DNA ist , 2-Desoxyribose , worin a Pentose (fünf- Kohlenzucker). Der Zucker wird durch Phosphatgruppen verknüpft ist , die die Form Phosphodiesterbindungen zwischen dem dritten und fünften Kohlenstoff auf den benachbarten Zuckerringen. Diese asymmetrischen Verbindungen bedeuten , dass ein Strang der DNA , die eine Richtung aufweist. In einer Doppelhelix, die Richtung der Nukleotide von einem Strang der Nukleotide entgegengesetzten Richtung in dem anderen Strang: Die Stränge sind antiparallel . DNA – Stränge durch asymmetrisches Enden ist das 5′ – Ende und 3′ – Ende genannt wird , wobei die 5′ – Ende eine endständige Phosphatgruppe und 3′-Ende , das eine endständige Hydroxylgruppe aufweist. Ein wesentlicher Unterschied zwischen DNA und RNA ist der Zucker, die in DNA – 2-Desoxyribose oder RNA in dem alternativen Pentosezucker Ribose . [10]

: Der DNA – Doppelhelix wird durch zwei Kräfte hauptsächlich stabilisiertes Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Nukleotiden und Basenstapelwechselwirkungen zwischen aromatischen Nukleobasen. [14] In der wässrigen Umgebung der Zelle anpasst nukleobasernes konjugieren π-Bindungen im rechten Winkel zur Achse des DNA – Moleküls, minimiert damit ihre Wechselwirkung mit solvatiseringsskallen und ihrer deshalb freien Energie Gibbs . Die vier DNA – Basen sind Adenin (abgekürzt A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Diese vier Basen mit dem Zucker / Phosphat – verbunden , um die vollständige Nucleotid zu bilden, wie gezeigt für Adenosinmonophosphat . Adenin ist mit gepaart Thymin , während Guanin mit gepaart Cytosin . Es wurde von AT – Basenpaaren und GC – Basenpaaren dargestellt. [15] [16]

Nukleobaseklassifikation

Nukleobasen sind in zwei Typen eingeteilt: die Purine , A und G, die fünf- und sechs geteilt fusioniert sind heterocyclische Verbindungen , und die Pyrimidine , die sechsgliedrigen Ringe C und T. [10] Eine fünfte Pyrimidinnukleobase, Uracil (U) ersetzt normale Thymin in RNA und Thymin verschieden von, dass sie eine fehlt Methylgruppe an seinem Ring. Zusätzlich zu RNA und DNA hat auch eine große Anzahl von künstlich hergestellt worden Nukleinsäure-Analoga zur Verwendung bei der Untersuchung von Nukleinsäuren Eigenschaften oder in der Biotechnologie. [17]

Uracil ist normalerweise nicht in der DNA gefunden und tritt nur als Abbauprodukt von Cytosin. In einer Reihe von Bakteriophagen – Bacillus subtilis -bakteriofagerne PBS1 und PBS2 und Yersinia -bakteriofagen piR1-37 – Thymin durch Uracil ersetzt. [18] Ein anderer Phage – stafylokokkerfag S6 – wurde als Genom identifiziert , in dem Thymin durch Uracil ersetzt ist. [19]

Base J (beta-D-glukopyranosyloxymethyluracil), eine modifizierte Form von Uracil ist in einer Vielzahl von Organismen zur Verfügung: Flagellen Staaten Diplonema und Euglena , und alle Gattungen von kinetoplastider . [20] Die Biosynthese von J wird in zwei Schritten: im ersten Schritt eine spezifische Thymidin in DNA umzuwandeln , um zu hydroxymethyldeoxyuridin; in der zweiten glykosylierten HOMedU die Form J. bilden [21] identifizierten Proteine wurde , die spezifisch an diese Basis binden. [22] [23] [24] Diese Proteine scheinen eine ferne relativ zum Tet1- zu sein Onkogen in der Pathogenese beteiligt akuter myeloischer Leukämie . [25] J scheint als Abbruchsignal für verhalten RNA – Polymerase II . [26] [27]

Grooves

Zwei spiralförmige Stränge bildende des DNA – Rückgrats. Eine weitere Doppelhelix kann durch folgende , die Fächer oder die Nuten (in englischer Sprache als „gefunden werden Rillen “), zwischen den Strängen. Dieser Hohlraum benachbart zu den Basenpaaren und kann eine repräsentieren Bindungsstelle . Da die Saiten nicht symmetrisch in Bezug zueinander angeordnet sind, sind die Rillen unterschiedlich groß sind. Eine Nut, die große Furche beträgt 22 Å breit, während der andere, die kleine Nut 12 Å breit. [28] Die Breite der großen Furche bedeutet , dass die Kanten der Basen in der großen Furche zugänglich sind , als in den kleinen. Als Ergebnis, Proteine wie Transkriptionsfaktoren , binden, können zur spezifischen Sequenzen in doppelsträngiger DNA, normalerweise mit den Seiten der Basen in Verbindung , die in der großen Furche exponiert ist. [29] ändert mich diese Situation in einigen ungewöhnlichen DNA – Konformationen in der Zelle, aber die Namen „groß“ und „klein“ Nut ist es, die Unterschiede in der Größe zu reflektieren, wenn die DNA gedreht wurde die normale B-Form zurück gesehen werden würde .

Basenpaarung

Hauptartikel: Basenpaare

In einem DNA – Doppelhelix bindet jede Art Nucleobase auf einem Strang nur bei einer bestimmten Art von Nukleobasen auf dem anderen Strang. Dies wird komplementär genannt Basenpaarung . Hier bilden Purine Wasserstoffbrückenbindungen zu Pyrimidine, da nur Adenin Thymin über zwei Wasserstoffbrückenbindungen bindet und Cytosin binden nur an Guanin durch drei Wasserstoffbindungen. Diese Anordnung von zwei Nucleotide , die miteinander über eine Doppelhelix bindet, genannt ein Basenpaar. Da Wasserstoffbrücken nicht sind kovalente , können sie relativ leicht gebrochen und versetzte werden. DNA , die die beiden Stränge eines doppelsträngigen Helix kann daher auseinander wie bei einem Reißverschluss gezogen werden, entweder durch mechanische Kraft oder hohe Temperaturen . [30] Als ein Ergebnis dieser Komplementarität der Informationen in der doppelsträngigen Sequenz in eine DNA – Helix auf jedem Strang dupliziert, die in der DNA – Replikation lebenswichtig ist. Diese reversible und spezifische Wechselwirkung zwischen komplementären Basenpaaren ist entscheidend für alle DNA Funktionen in lebenden Organismen. [4]

Die beiden Arten von Basenpaaren bilden , eine unterschiedliche Anzahl von Wasserstoffbrücken in dem zwei Wasserstoffbrücken zu bilden , und drei GC bilden. DNA mit einem hohen GC – Gehalt ist stabiler als DNA mit niedrigem GC – Gehalt.

Wie oben erwähnt, ist die Mehrzahl von DNA – Molekülen, in der Tat, zwei Polymerstränge miteinander verbunden in spiralförmigen Form von nicht-kovalenten Bindungen; Diese doppelsträngige Struktur ( dsDNA ) aufrechterhalten wird hauptsächlich durch intra-Strang Wechselwirkungen Basenstapelung stärksten sind für G, C-Stacks. ein Verfahren , wie Schmelz bekannt – – die beiden Stränge voneinander getrennt werden , um zwei Moleküle , Einzelstrang – DNA zu bilden ( ssDNA nach Englisch single-Saiten- DNA ). Schmelzen erfolgen bei hohen Temperatur, niedrige Salzkonzentration und hohen pH – Wert (niedrige pH auch die DNA – Schmelz, aber da DNA instabil ist. Syreafpurinering selten verwendete niedrige pH).

dsDNA Formstabilität hängt nicht nur von dem GC-Gehalt (% GC – Basenpaar), sondern auch von der Sequenz (da Stapelung ist sequenzspezifisch) und die Länge (längere Moleküle sind stabiler). Die Stabilität kann auf unterschiedliche Weise gemessen werden; Eine weit verbreitete Methode ist die „Schmelztemperatur“, das ist die Temperatur , bei der 50% der DS – Moleküle in ss-Moleküle überführt werden; Schmelztemperaturen sind abhängig von der Ionenstärke und die Konzentration der DNA. Als Ergebnis ist es sowohl der Prozentsatz der GC – Basenpaar und die Gesamtlänge des DNA – Doppelhelix, welche die Stärke der Verbindung zwischen den beide DNA – Stränge bestimmt. Langer DNA – Helices mit hohem GC – Gehalt hat stärkere interagierenden Stränge, während kurzer Helices mit hohem AT – Gehalt hat schwächere interagierenden Stränge. [31] In der Biologie, gibt es eine Tendenz für die Teile der DNA – Doppelhelix der Lage sein , leicht als solche zu trennen TATAAT Pribnow Box in einigen Promotoren , hat einen hohen AT – Gehalt, die Stränge erleichtert auseinander zu ziehen. [32]

Im Labor wird die Stärke dieser Wechselwirkung , gemessen durch die Temperatur zu finden , erforderlich , um die Wasserstoffbindungen zu brechen, deren Schmelztemperatur (auch als T m -Wert). Wenn alle Basenpaare in einer DNA – Doppelhelix schmelzen, getrennt und die Stränge in Lösung vorliegen , wie zwei völlig unabhängige Moleküle. Diese einzelsträngige DNA – Moleküle ( ssDNA ) haben keine gemeinsame Form, aber einige Konformere sind stabiler als andere. [33]

Sense und Antisense

Hauptartikel: Sense (Molekularbiologie)

Eine DNA – Sequenz namens „Sinn“ , wenn seine Sequenz ist die gleiche wie eine Boten – RNA -copy , die in ein Protein übersetzt wird. [34] Die Sequenz des gegenüberliegenden Stranges wird als „Antisense“ -Sequenz bezeichnet. Sowohl die Sense- und Antisense – Sequenzen können in verschiedenen Teilen des gleichen DNA – Strang vorhanden ist ( das heißt, beide Stränge sowohl die Sense- und Antisense – Sequenzen enthalten können). Die Antisense – RNA – Sequenzen sind in beiden Prokaryonten und Eukaryonten hergestellt, jedoch sind diese RNAs Merkmale nicht ganz sicher. [35] Eine Möglichkeit besteht darin , dass der Antisense – RNA in der Regulation der beteiligt ist , die Genexpression durch Basenpaarung RNA-RNA. [36]

Einige DNA – Sequenzen in Prokaryonten und Eukaryonten und mehr in Plasmide und Viren , verwischen die Grenze zwischen dem Sense- und Antisense – Stränge von mit überlappenden Genen . [37] In diesen Fällen Sequenzen , die die DNA eine Doppel, und ein Protein codiert , wenn sie aus einer Zeichenfolge eingelesen, und ein zweites Protein , wenn es in der entgegengesetzten Richtung entlang dem anderen Strang lesen. In Bakterien , wird diese Überlappung in der Regulation der Gentranskription beteiligt ist , [38] , während Gene in Viren überlappen kann die Menge an Informationen erhöhen , die in dem kleinen viralen Genoms kodiert werden können. [39]

Superspiralisierung

Hauptartikel: DNA supercoiling

DNA kann durch ein Verfahren genannt wie ein Seil verdrillt werden DNA – Supercoiling . In den DNA „entspannten“ Zustand Kreise strenge Regel um dobbelthelixens einmal alle 10,4 Achse Basenpaaren, aber wenn die DNA verdreht ist, die Saiten enger oder lockerer gebunden ist . [40] Wenn die DNA in der gleichen Richtung wie die Helix verdreht ist, wird dies als positiver Supercoiling bekannt, und die Basen sind enger zusammengehalten. Wenn sie in der entgegengesetzten Richtung verdrillt sind, wird es negativ Supercoiling genannt, und die Basen können leicht getrennt werden. In der Natur, die DNA ein leichter Unter Supercoiling, die zurückzuführen ist , die Enzyme , Topoisomerase . [41] Diese Enzyme sind auch nötig , um die Verdrehungsspannungen in DNA – Stränge während Prozessen wie eingeführt zu entlasten Transkription und DNA – Replikation . [42]

Alternative DNA – Strukturen

DNA existiert in vielen möglichen Konformere , einschließlich A-DNA , B-DNA und Z-DNA , obwohl nur der B-DNA und Z-DNA wird in funktionellen Organismen direkt beobachtet. [12] Das Konformer als DNA hängt von der Hydratisierungsgrad einnimmt, die DNA – Sequenz, die Menge und die Richtung des Supercoiling, chemische Modifikationen der Basen, die Art und die Konzentration der Metallionen , sowie die Gegenwart von Polyaminen in der Lösung. [43]

Die ersten veröffentlichten Berichte von A-DNA-Röntgenbeugungsmustern – sowie B-DNA – verwendet Analysen auf der Grundlage Patterson – Methode , die nur in begrenzten Mengen an strukturellen Informationen über die DNA-orientierten Fasern geführt. [44] [45] Eine alternative Analyse wurde anschließend von Wilkins vorgeschlagen et al. Im Jahr 1953, für in – vivo – B-DNA – Röntgenbeugungsmuster von hydratisiertem DNA Fasern in Form von Quadraten von hoch Bessel – Funktionen . [46] In dem gleichen Datensatz präsentierte James Watson und Francis Crick ihre molekulare Modellierungsanalyse der DNA-Röntgenbeugungsmuster , um es wahrscheinlich zu machen , daß die Struktur eine Doppelhelix ist . [6]

Obwohl die „B-DNA – Form“ , die am häufigsten unter den Bedingungen, die in den Zellen vorhanden ist , [47] ist es nicht eine gut definierte Konformer, sondern eine Familie von verwandten DNA – Konformere, [48] , die auf dem hohen hydratiseringsniveauer stattfinden in lebenden Zellen. Ihre entsprechenden Röntgenbeugungsmuster und Streu sind charakteristisch für das Molekül para – Kristalle mit einem erheblichen Maße an Unordnung. [49] [50]

Verglichen mit dem B-DNA ist eine DNA-bilden eine breitere, rechtshändige Spirale, mit einem flachen, breiten kleinen Nut und einem schmaleren, tieferen Nut groß. Eine Form , erhielt unter nicht physiologischen Bedingungen in teilweise dehydrierten DNA – Proben, während sie in der Zelle kann in hybridparringer von DNA und RNA – Stränge, sowie in Enzym-DNA – Komplexen , hergestellt werden. [51] [52] DNA – Segmente , in denen die Basen werden durch chemisch modifiziert worden Methylierung können eine größere Veränderung in dem Konformer unterzogen und nehmen die Z-Form . Hier kommt die Saiten um die helikale Achse in einer linkshändigen Spirale, das Gegenteil der üblichere Form B. [53] Diese ungewöhnlichen Strukturen können durch spezifische Z-DNA-bindende Proteine erkannt werden , und können in der Regulation der Transkription beteiligt sein. [54]

Alternative DNA – Chemie

In einer Reihe von Jahren exobiologer vorgeschlagen , dass es eine skyggebiosfære unter Verwendung eines postulierten mikrobiellen Biosphäre der Erde radikal unterschiedliche biochemische und molekulare Prozesse als das Leben , das wir heute kennen. Einer der Vorschläge war die Existenz von Lebensformen unter Verwendung von Arsen anstelle von Phosphor in DNA . Ein Bericht über diese Gelegenheit , in den Bakterium GFAJ-1 im Jahr 2010 bekannt gegeben wurde, [55] [55] [56] , obwohl die Forschung umstritten war, [56] [57] und die Hinweise darauf , dass das Bakterium verhindert aktiv Einbau von Arsen in DNA – Rückgrat und andere Biomoleküle. [58]

Quadruplexstrukturer

In den Enden von linearen DNA – Chromosomen sind spezialisierte Regionen als bekannt Telomere . Diese Regionen Schlüsselfunktion ist , die Zelle zu ermöglichen Chromosom endet mit dem Enzym zu replizieren Telomerase , wie die Enzyme , die normalerweise DNA replizieren kann nicht die äußersten 3′ – Enden der Chromosomen kopieren. [60] Diese spezialisierten ‚Chromosom Kapseln‘ helfen auch , das DNA – Enden zu schützen und zu stoppen DNA – Reparatursysteme in der Zelle von ihnen als Schaden Behandlung repariert werden. [61] In menschlichen Zellen haben Telomere der Regel eine Länge von einzelsträngiger DNA mehrere tausend Wiederholungen einer einfachen TTAGGG – Sequenz enthält. [62]

Diese Sequenzen können Chromosomen guaninrige stabilisieren Enden durch die Strukturen der gestapelten Sätze von vier Basiseinheiten bilden, eher als die anderen normalen Basenpaaren in der DNA – Moleküle. Hier sind vier Guaninbasen bilden eine flache Platte, und diese flachen vier Basiseinheiten werden dann gestapelt auf der jeweils anderen zur Bildung eines stabilen G-quadruplexstruktur . [63] sind diese Strukturen durch Wasserstoffbrücken zwischen den Basiskanten stabilisiert und die Chelat eines Metallionen in der Mitte jeder vier basenEinheit. [64] kann es auch von anderen Strukturen gebildet werden, wobei der zentrale Satz von vier Basen kommen entweder aus einem einzelnen Strang um die Unterseiten gefaltet oder mehreren parallelen Strängen, von denen jeder mit einer Base zu der zentralen Struktur beiträgt.

Zusätzlich zu diesen gestapelte Strukturen bilden Telomere auch große Endschleife Strukturen genannt telomerloops oder t-Loops. Hier kräuseln die einzelsträngige DNA zusammen einen breiten Kreis von telomerbindende Proteine stabilisiert. [65] In dem Ende der T-Schleife wird die einzelsträngige telomere DNA auf einem Bereich der doppelsträngigen DNA des telomerstreng gehalten, der die DNA dobbeltheliske und Basenpaarung mit einem der beiden Stränge aufzuteilen. Diese dreisträngige Struktur ist eine sogenannte D-Schleife . [63]

Verzweigte DNA

DNA „ Ausfransen “ , wenn nicht-komplementäre Regionen existieren am Ende einer ansonsten komplementären doppelsträngigen DNA. Verzweigte DNA kann, treten jedoch, wenn ein dritte Strang des DNA eingeführt wird , und enthält zusammenhängende Bereiche der Lage zu hybridisieren mit den ausgefransten Regionen des vorbestehenden Doppelstrang. Obwohl das einfachste Beispiel verzweigte DNA nur drei DNA – Stränge umfasst, ist es auch möglich , Komplexe mit anderen Perlen und mehreren Zweigen zu erstellen. [66] Verzweigte DNA kann verwendet werden in der Nanotechnologie zum Konstruieren geometrische Formen.

Chemische Modifikationen und modifizierte DNA – Verpackung

Basenmodifikationen und DNA – Verpackung

Die Expression von Genen beeinflusst, wie die DNA in Chromosomen verpackt sind, in einer Struktur namens Chromatin . die großen Mengen an Base Modifikationen können auch in der Regel in der Verpackung von Regionen mit geringen oder gar keiner Genexpression beteiligt werden Methylierung von Cytosin – Basen . DNA Verpackung und deren Einfluss auf die Genexpression kann auch durch kovalente Modifikationen der erreicht werden Histon Proteinkern , der DNA um die Chromatinstruktur gewickelt wird, oder indem durch kromatinremodelleringskomplekser geführt Umbau. Es ist auch ein Übersprechen zwischen den DNA – Methylierung und Histon – Modifikation, so daß sie ihre Wirkung auf die Genexpression und Chromatin koordinieren können. [67]

Um ein Beispiel zu nehmen, Cytosin – Methylierung produziert 5Methylcytosin , die wichtig ist , X-Chromosom Inaktivierung . [68] Der durchschnittliche Grad der Methylierung variiert zwischen Organismen – der Wurm Caenorhabditis elegans, keine Cytosin – Methylierungs hat, während Vertebraten höhere Ebene aufweisen, wobei 5-Methylcytosin in bis zu 1% der DNA. [69] Trotz 5-methylcytosins Bedeutung, hat es den Nachteil , dass es sein kann desaminiert auf eine Thymin – Base, welche die methylierten Cytosine macht , sind besonders anfällig für Mutationen . [70] Unter anderen Basenmodifikationen in Bakterien werden adeninmethylering, das Vorhandensein von 5-Hydroxymethylcytosin im Gehirn [71] und die Glykosylierung von Uracil in dem „J-base“ in kinetoplastider . [72] [73]

Schaden

DNA kann durch viele Arten von beschädigt werden Mutagene , die die DNA – Sequenz verändern kann. Unter diesen sind Mutagene Oxidieren und Alkylierungsmitteln sowie hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung wie zum Beispiel UV – Licht und Röntgenstrahlen . Die Art der Schäden an der DNA hängt von der Art der Mutagen. Zum Beispiel beschädigt das UV – Licht die DNA durch Erzeugen Thymin – Dimere , die Vernetzungen zwischen Pyrimidinbasen sind. [75] Auf der anderen Seite verursacht Oxidantien, wie freie Radikale oder Wasserstoffperoxid , verschiedene Arten von Schäden, einschließlich Basenmodifikationen, insbesondere von Guanosin und Doppelstrangbrüche. [76] Eine typische menschliche Zelle enthält etwa 150.000 Basen , die oxidative Schäden erlitten haben. [77] Von diesen oxidativen Läsionen sind die gefährlichsten Doppelstrangbrüche, da diese schwer zu reparieren und produzieren können Punktmutationen , Insertionen und Deletionen aus der DNA – Sequenz, sowie chromosomale Translokation . [78] Diese Mutationen können zu Krebs . Aufgrund der inhärenten Beschränkungen bei der DNA – Reparaturmechanismen, alle Menschen, wenn sie lange genug gelebt, früher oder später Krebs entwickeln. [79] [80] DNA – Schäden, die aufgrund der normalen zellulären Prozesse der Natur vorkommt , die reaktive Sauerstoffspezies, zelluläre hydrolytische Unterwasseraktivitäten produzieren, etc .., ist nicht ungewöhnlich. Obwohl die meisten dieser Schäden repariert wird, kann in jeder Zelle sein kann , trotz des Reparaturprozesses einige Reste von DNA – Schäden. Diese verbleibenden DNA – Schädigung reichert mit dem Alter in postmitotisk Säugetiergeweben. Diese Anhäufung scheint eine wichtige Ursache des Alterns zu sein. [81] [82] [83]

Viele Mutagene passen in den Raum zwischen zwei benachbarten Basenpaar – dies ist bekannt als Interkalation . Die meisten Interkalatoren sind aromatische und planare Moleküle; Beispiele wären Ethidiumbromid , akridiner , Daunomycin und Doxorubicin . Ein Interkalator kann zwischen dem Basenpaar , deren Basen werden getrennt und die DNA – Stränge sind verzerrt durch Ausdrehen die Doppelhelix nur passen. Dies hemmt sowohl die Transkription und DNA – Replikation, wodurch die Toxizität und Mutationen. [84] Als Ergebnis werden DNA – Interkalatoren karzinogene und Thalidomid Fälle ein teratogen . [85] Andere, wie Benzo [ a ] pyrenoxid und Aflatoxin bilden DNA – Addukte , die Fehler in der Replikation induziert. [86] Noch weitere ähnliche Toxine auch in verwendet Chemotherapie schnell wachsenden Krebszellen zu verlangsamen, wegen. Ihre Fähigkeit , Transkription und DNA – Replikation zu hemmen. [87]

Biologische Funktionen

DNA tritt in der Regel als lineare Chromosomen in Eukaryoten und zirkulären Chromosomen in Prokaryoten . Dieses Set – Chromosom in einer Zelle bildet dessen Genom ; das menschliche Genom hat etwa 3 Milliarden Basenpaare DNA in den Chromosomen 46 angeordnet. [88] Die Informationen in DNA befindet sich in der Sequenz der DNA – Stücke , die aufgerufen werden Gene . Die Übertragung von genetischer Information in den Genen durch komplementäre Basenpaarung erhalten. Zum Beispiel wird die DNA – Sequenz durch die Verwendung der Transkription in eine komplementäre RNA – Sequenz durch die Anziehung zwischen den DNA und den RNA korrekten Nukleotiden kopiert , wenn eine Zelle , die Informationen in einem Gen verwendet. Die normale Verwendung dieser RNA – Kopie ist dann eine Anpassung zu schaffen Proteinsequenz in einem Prozess namens Übersetzung , die zwischen RNA – Nucleotide auf die gleiche Interaktion abhängt. Alternativ ist auch eine Zelle einfach seine genetische Information in der DNA – Replikation zu kopieren.

Gene und Genome

Genomische DNA wird dicht gepackt und geordnet durch ein Verfahren namens DNA-Kondensation , um in die Zelle verfügbar kleine Volumina zu passen. In Eukaryonten wird die DNA in sich den Zellkern , sowie kleine Mengen in Mitochondrien und Chloroplasten . In Prokaryoten wird die DNA in einem unregelmäßig geformten Körper gehalten im Zytoplasma genannt nukleoiden . [89] Ein Genom genetische Information ist in den Genen, und der vollständige Satz von Informationen in einem Organismus ist sein genannt Genotyp . Ein Gen ist eine erbliche Einheit und eine DNA – Region, die eine bestimmte Eigenschaft in einem Organismus beeinflussen. Genes enthält einen offenen Leserahmen , der , wie auch transkribiert werden kann regulatorische Sequenzen , wie Promotor und Enhancer , die die Transkription des offenen Leserahmens zu steuern.

In vielen Arten , nur ein kleiner Bruchteil der gesamten Genomsequenz für das Protein kodiert. Beispielsweise nur etwa 1,5% des menschlichen Genoms, das aus Protein-kodierenden besteht Exons , während über 50% der menschlichen DNA zusammengesetzt ist aus nicht-kodierenden repetitiven Sequenzen . [90] Es ist seit langem ein Rätsel , warum es so große Mengen an nicht-kodierenden DNA und außerordentlicher Unterschiede in Genomgröße ( auch bekannt als C-Wert ) in eukaryotischen Genomen zwischen den Arten. [91] Ein Teil der DNA – Sequenzen , das Protein nicht kodieren, kann jedoch noch funktionsfähig kodieren nicht-kodierenden RNA – Moleküle , die in der Regulation der Genexpression beteiligt sind. [92]

Einige nicht-kodierenden DNA – Sequenzen spielen eine strukturelle Rolle in den Chromosomen. Telomere und Zentromer enthalten in der Regel wenige Gene, aber sind wichtig , um Chromosomen Funktion und Stabilität. [61] [94] Eine talstærk Form von nicht-kodierenden DNA beim Menschen sind Pseudogene , die Kopien von Genen sind , die durch die Mutation deaktiviert wurden. [95] Diese Sequenzen sind in der Regel nur molekulare Fossilien, obwohl sie gelegentlich als Ausgang dienen kann genetisches Material für die Schaffung von neuen Genen in einem Verfahren , wie bekannten Gen – Duplikation und Divergenz. [96]

Einige Viren sind DNA in ihrem genetischen Material – zum Beispiel Tassen (doppelsträngigen) und fünfte Krankheit (einzelsträngige) – während andere RNA. [97]

Transkription und Translation

Ein Gen ist eine DNA – Sequenz , die genetische Information enthält , und in der Lage eines Organismus beeinflussen Phänotyp . Das Innere eines Gen definiert die Sequenz von Basen entlang einer DNA – Strangs einer messenger RNA – Sequenz, die ihrerseits definiert eine oder mehr Proteinsequenzen. Die Beziehung zwischen Genen und Nukleotidsequenzen von Proteinen die Aminosäuresequenzen durch die Regeln der bestimmt Übersetzung , die im allgemeinen als die bekannten genetischen Code . Der genetische Code besteht aus drei Buchstaben ‚Worte‘ genannt Codons , die aus einer Abfolge von drei Nukleotiden gebildet wird (z. ACT, CAG, TTT).

Nachdem er die Transkription eines Gens Codons in Boten – RNA (mRNA) mittels kopiert die RNA – Polymerase II. Diese RNA – Kopie dann durch einen dekodiert wird Ribosomen , die die RNA – Sequenz durch Basenpaarung mit der mRNA liest, Transfer – RNA (tRNA), die Durchführung der Aminosäuren. Da es 4 Basen in den 3-Buchstaben – Kombinationen sind, gibt es 64 mögliche Codons (4 3 – Kombinationen). Diese Codes als die zwanzig Standardaminosäuren und liefern die meisten Aminosäuren mehr als eine mögliche Codon komplementär. Es gibt auch drei ‚Stop‘ Codons (nonsense‘Codons), die das Ende des kodierenden Bereichs anzeigt; das sind die drei Codons TAA, TAG und TGA, dass es eine tRNA, die an die diese komplementär ist.

Die Transkription der DNA muss nicht die Bildung der mRNA in ein Protein übersetzt werden, als Zielbereich , wenn er die Transkription durch RNA – in selbst erzeugt wird, kann das Ziel sein. Dies kann zum Beispiel. der Fall sein bei der Bildung der besagten tRNA (hier verwendet, jedoch die RNA – Polymerase III, oben II), oder andere Arten von RNA, zum Beispiel. Vorläufer miRNA , dass die zelluläre Proteinexpression Prozess durch reguliert RNA – Interferenz .

Replikation

Hauptartikel: DNA – Replikation

Die Zellteilung ist für einen Organismus zu wachsen, aber wenn sich eine Zelle teilt, muss er die DNA in ihrem Genom replizieren , so dass die beiden Tochterzellen die gleiche genetische Information als ihre Eltern haben. DNAs doppelsträngige Struktur bietet einen einfachen Mechanismus für die DNA – Replikation . Hier werden die zwei Stränge getrennt werden , wonach jeder Strang komplementäre DNA – Sequenz von einer neu erstellt Enzyme namens DNA – Polymerase . Dieses Enzym erzeugt den komplementären Strang durch die richtige Basis durch komplementäre Basenpaarung zu finden, und dann die bind mit dem ursprünglichen Strang. Da die DNA – Polymerasen können nur einen DNA – Strang in 5 ‚nach 3‘ erstrecken, verwenden andere Mechanismen dobbelthelixens antiparallelen Strängen zu kopieren. [98] Auf diese Weise bestimmt die Basisstation auf der alte Zeichenfolge, die Basis auf den neuen String gebildet wird, und die Zelle endet mit einer perfekten Kopie ihrer DNA auf.

Die extrazelluläre Nukleinsäuren

Nude extrazelluläre DNA (cDNA), die am häufigsten von Zelltod emittiert wird, ist fast überall in der Umwelt. Seine Konzentration im Boden kann so viel wie 2 g / l, und seine Konzentration in natürlichen Wasserumgebungen kann als 88 g / l betragen [99] gab es Spekulationen über mehrere mögliche Funktionen wie cDNA verwalten: in horizontaler beteiligt sein können Gentransfer ; [100] kann es liefern Nährstoffe; [101] , und es kann als ein Puffer wirkt , Ionen oder Antibiotika zu rekrutieren oder titrieren. [102] Die extrazelluläre DNA als eine funktionelle Komponente der extrazellulären Matrix in einer Anzahl von bakteriearters verhalten Biofilm . Es kann als Erkennungsfaktor verhalten Anhaftung und Proliferation bestimmter Zelltypen im Biofilm zu regulieren; [103] kann es zur Bildung von Biofilm beitragen; [104] , und es kann auf die Biofilm physikalische Festigkeit und Beständigkeit gegen biologischen Druck beitragen. [105]

Wechselwirkungen mit Proteinen

Alle DNAs Funktion ist abhängig von der Wechselwirkung mit Proteinen. Diese Protein-Wechselwirkungen können nicht-spezifische, oder das Protein bindet spezifisch an eine einzelnen DNA-Sequenz. Enzyme können auch DNA binden und von diesen die Polymerasen, die die DNA-Basensequenz für die Transkription und Replikation DNA zu kopieren, besonders wichtig.

DNA-bindenden Proteinen

Wechselwirkung zwischen der DNA (orange) und Histone (blau). Diese Proteine binden an basischen Aminosäuren, sauren Phosphatgruppen der DNA.

Strukturproteine , DNA sind gut bekannte Beispiele für nicht-spezifische Wechselwirkungen zwischen DNA und Protein – Bindung. Innerhalb der Chromosomen in den DNA – Komplexen mit Strukturproteinen beibehalten. Diese Proteine organisieren , um die DNA in eine kompakte Struktur namens Chromatin . In Eukaryoten, beinhaltet diese Struktur DNA auf einen Komplex von kleinen, basischen Proteinen , bekannt als Bindungs Histone , während es mehr Arten von Proteinen in Prokaryoten beteiligt sind. [106] [107] Die Histone bilden eine plattenförmige Komplex genannt Nukleosomen enthält zwei komplette Umdrehungen der doppelsträngigen um seine Oberfläche gewickelt DNA. Diese nicht-spezifischen Wechselwirkungen gebildet durch ionische Bindungen zwischen den basischen Gruppen von Histonen mit den sauren Phosphatgruppen des DNA Zucker-Phosphat – Rückgrats und ist somit der größte Teil unabhängig von der Basensequenz. [108] chemische Modifikationen dieser basischen Gruppen (auf den Seitenketten von Aminosäuren) , umfassen die Methylierung , Phosphorylierung und Acetylierung . [109] Diese chemischen Modifikationen ändern die Stärke der Wechselwirkung zwischen DNA und Histone, wodurch die DNA mehr oder weniger zugänglich für Transkriptionsfaktoren und Transkriptions ändern. [110]

Eine besondere Gruppe von DNA-bindenden Proteine sind die DNA-bindende Proteine , die spezifisch einzelsträngige DNA binden. Beim Menschen Replikationsprotein A das bekannteste Beispiel dieser Familie und wird in Prozessen eingesetzt , bei denen die Doppelhelix getrennt werden, indem die DNA – Replikation, Rekombination und DNA – Reparatur. [111] scheinen diese Bindungsproteine die einzelsträngige DNA und schützen sie die Bildung von zu stabilisieren hårnålsstrukturer oder abgebaut werden Nukleasen .

Im Gegensatz dazu gibt es andere Proteine , die an spezifische DNA – Sequenzen zu binden , haben sich weiterentwickelt. Die am intensivsten von ihnen untersucht sind die verschiedenen Transkriptionsfaktoren , die Proteine, die die Transkription regulieren. Jedes Transkriptionsfaktor bindet an eine bestimmte Gruppe von DNA – Sequenzen , und aktiviert oder hemmt , um die Transkription von Genen , die diese Sequenzen nahe ihren Promotoren haben. Die Transkriptionsfaktoren tun dies auf zwei Arten. Erstens, sie binden , die RNA – Polymerase für die Transkription verantwortlich, entweder direkt oder über andere Mediatorproteine; Dies lokalisiert die Polymerase an den Promotor und erlaubt es , die Transkription zu beginnen. [112] Alternativ dazu binden die Transkriptionsfaktoren , Enzyme , die Histone an Promotor modifizieren. Dadurch ändert sich die Verfügbarkeit der DNA – Matrize für die Polymerase. [113]

Da diese DNA – Ziele überall in einem Organismus Genom auftreten können, Änderungen in einer Art von Aktivität Transkriptionsfaktor Tausende von Genen beeinflussen. [114] Als Ergebnis werden diese Proteine oft das Ziel der Signaltransduktionsprozessen , die die Reaktion auf Umgebungsänderungen oder zu steuern , die zelluläre Differenzierung und Entwicklung. Die Spezifität dieser transskriptionsfaktorers Wechselwirkungen mit DNA kommt von der Tatsache , dass die Proteine mehr Kontakte für die DNA – Basen Kante aufweisen, die sie „lesen“ , um die DNA – Sequenz ermöglicht. Die meisten dieser Base – Wechselwirkungen treten in der großen Furche, wo die Basen am zugänglichsten. [29]

DNA – modifizierende Enzyme

Nukleasen und Ligasen

Nukleasen sind Enzyme , die durch DNA – Stränge geschnitten Katalysieren der Hydrolyse von fosfodiesterbindingerne . Nucleasen , die Nukleotide von den Enden der DNA – Stränge hydrolysieren genannt Exonukleasen , während Endonukleasen innerhalb Saiten schneiden. Die am häufigsten verwendeten Nukleasen in der Molekularbiologie sind Restriktionsendonukleasen , die DNA an spezifischen Sequenzen geschnitten. Beispielsweise erkennt das Enzym Eco RV-6-basede Sequenz 5′-GATATC-3‘. In der Natur, schützen diese Enzyme Bakterien gegen Phageninfektion , indem die Phagen – DNA zu verdauen, da es in die Bakterienzelle eintritt, und verhält sich als Teil des Restriktions-Modifikationssystems . [116] In der Technologie , um diese sequenzspezifische Nukleasen in verwendeten molekularer Klonierung und für die Adressierung des DNA – Fingerprints .

Enzyme , sogenannte DNA – Ligasen können die geschnittenen oder gebrochenen DNA – Stränge verbinden. [117] Ligasen sind besonders wichtig bei der DNA – Replikation der nacheilenden Stränge, da sie die kurzen DNA – Segmente verbunden, die von der Replikationsgabel für eine vollständige Kopie der DNA – Matrize erzeugt werden. Sie werden auch in verwendet DNA – Reparatur und genetische Rekombination . [117]

Topoisomerases und Helikasen

Topoisomerasen sind Enzyme , sowohl mit Nuklease und Ligase – Aktivität. Diese Proteine ändert sich die Menge an Supercoiling in DNA. Einige dieser Enzyme funktionieren durch Schneiden der DNA – Helix, und lassen einen Abschnitt zu drehen, wodurch die Menge an Supercoiling reduziert wird ; das Enzym dann dichtet die DNA Fraktur. [41] Andere Arten dieser Enzyme in der Lage , einen DNA – Helix des Schneidens und dann einen zweiten DNA – Strangbruch durch diesen senden , bevor es die Helix wieder verbindet. [118] Topoisomerasen werden für viele Verfahren , die DNA, wie DNA – Replikation und Transkription benötigt. [42]

Helicasen sind Proteine, gibt es eine Art von ist molekularen Motor . Sie nutzen die chemische Energie des Nukleosidtriphosphaten , insbesondere ATP , Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen zu brechen und strecken den DNA – Doppelhelix in Einzelstränge. [119] Diese Enzyme , die für die meisten Prozesse wesentlich , wo Enzyme Zugang zu DNA – Basen haben.

Polymerasen

Polymerasen sind Enzyme , die aus polynukleotidekæder synthetisieren Nucleosidtriphosphate . Ihre Produkte Folge wird auf der Grundlage erstellt Polynucleotidketten bestehender – genannt „Vorlagen“. Diese Enzyme funktionieren durch Zugabe eines Nukleotids an die 3′ – Hydroxyl – Gruppe am Ende des wachsenden Polynukleotidkette wiederholt. Folglich sind alle Arbeits Polymerasen in einer 5 ‚zu 3‘ – Richtung. [120] In diesen Enzymen aktives Stelle Basenpaar die neue Nukleosidtriphosphat auf die Vorlage: Auf diese Weise können Polymerasen ihre komplementären Strang Vorlage richtig synthetisieren. Polymerasen werden nach der Art der Vorlage klassifiziert , die sie verwenden.

Bei der DNA – Replikation, DNA-abhängigen DNA – Polymerasen Kopien der DNA – Polynucleotid – Ketten. Um die biologische Information zu erhalten, ist es wesentlich , dass die Sequenz von Basen in jeder Kopie an die Sequenz von Basen in dem Matrizenstrang genau komplementär ist. Viele DNA – Polymerasen eine Korrekturleseaktivität. Hier erkennt die Polymerase die gelegentlichen Fehler bei der Synthesereaktion aus dem Mangel an Basenpaarung zwischen den Nukleotiden nicht übereinstimmen. Wenn ein Fehler Übereinstimmung festgestellt wird, aktiviert eine 3 ‚zu 5‘ Exonuklease – Aktivität und die falsche Basis entfernt. [121] In den meisten Organismen, DNA – Polymerasen Funktion in einem großen Komplex genannt die replisome mehr zusätzliche Untereinheiten enthalten , wie DNA-terminal oder helicaserne . [122]

RNA-abhängige DNA – Polymerasen sind eine spezielle Klasse von Polymerasen , die eine RNA – Strang – Sequenz in die DNA kopieren. Sie umfassen reverse Transkriptase , ein virales beteiligt Enzym Retroviren infizieren Zellen und Telomerase , die für die Replikation des Telomere erforderlich ist. [60] [123] Telomerase ist eine ungewöhnliche Polymerase , weil sie ihre eigene RNA – Matrize als Teil seiner Struktur enthält. [61]

Die Transkription wird durch eine DNA-abhängige durchgeführt RNA – Polymerase , die eine DNA – Strang – Sequenz in RNA repliziert. Zum Initiieren der Transkription eines Gens , die RNA – Polymerase an eine DNA – Sequenz ein gerufener bindet Promotor und trennt die DNA – Stränge. Dann kopiert die Gensequenz in eine Boten – RNA Druck war, bis es eine DNA – Region erreicht genannt den Terminator , wo sie aufhört und wird von der DNA entkoppelt. Wie es der Fall mit dem menschlichen DNA-abhängigen DNA – Polymerasen, Betriebs RNA – Polymerase II , das Enzym , das die meisten der Gene im menschlichen Genom transkribiert, als Teil eines großen Proteinkomplex mit mehreren regulatorischen und zugehörigen Baugruppen. [124]

Genetische Rekombination

Rekombinations beinhaltet das Brechen und Zusammenführung der beiden Chromosomen (M und F) zwei umgelagerten Chromosomen zu erzeugen (C1 und C2).

Ein DNA – Helix in Wechselwirkung tritt normalerweise nicht mit anderen DNA – Segmenten und in menschlichen Zellen sind die verschiedenen Chromosomen auch in separaten Bereichen im Zellkern „bezeichnet befinden Chromosom Gebiete “. [126] Diese physikalische Trennung von verschiedenen Chromosomen ist wichtig, um die Fähigkeit des DNA als stabile Informationsdatei zu funktionieren, wenn einer der weniger Male Chromosomen interagieren , indem ist die Cross-Over , die während auftreten geschlechtliche Fortpflanzung , bei denen genetische Rekombination stattfindet. „Crossover“ bezeichnet , wenn zwei DNA – Helices aufgebrochen ist, einen Abschnitt auszutauschen, und dann wieder vereinigt.

Rekombination ermöglicht Chromosomen Austausch genetischer Information und produziert neue Kombinationen von Genen , die Erhöhung der natürlichen Selektion Antworten Performance und kann in der raschen Entwicklung neuer Proteine wichtig sein. [127] Die genetische Rekombination auch in der DNA – Reparatur beteiligt sein kann, vor allem in der Antwort der Zelle zu Doppelstrangbruch. [128]

Die häufigste Art von Crossover ist die homologe Rekombination , wobei die beiden Chromosomen teilen sehr ähnliche Sequenzen beteiligt. Nicht-homologe Rekombination kann zu den Zellen schädlich sein, da sie produzieren können chromosomalen Translokationen und genetische Anomalien. Die Rekombination wird durch Enzyme , wie bekannte katalysierten Rekombinasen , wie RAD51 . [129] Der erste Schritt durch Rekombination ist ein doppelsträngige Bruch verursacht entweder durch eine Endonuclease oder eine Beschädigung der DNA. [130] Eine Reihe von Schritten , teilweise durch die Rekombinase katalysierte führt dann zumindest einer der beiden Helices Füge Hollidaykors in dem ein Segment eines einzelnen Strangs jeder Spirale mit dem komplementären Strang der zweiten Wendel befestigt. Hollidaykorset ist eine tetraedrische Knotenstruktur , die entlang des Chromosoms des Paares bewegt werden kann, und eine Schnur mit einem anderen zu ersetzen. Die Rekombinationsreaktion wird dann durch Spaltung des Knotens und Religation des freigesetzten DNA gestoppt. [131]

Evolution

Hauptartikel: RNA – Welt – Hypothese

DNA enthält die genetische Information , die alle modernen Lebewesen Funktion ermöglicht es , wachsen und zu reproduzieren. Es ist jedoch unklar , wie weit zurück in das Leben 4000000000 Jahre lange Geschichte der DNA dieser Funktion hatte, und es wurde vorgeschlagen , dass die frühesten Formen des Lebens RNA als ihr genetisches Material verwendet haben. [132] [133] RNA als im zentralen Teil des frühen vorgehen, kann den Zellstoffwechsels , da sie sowohl die genetische Information zur Übertragung von der Lage ist , und führt Katalyse als Teil der Ribozyme . [134] Diese alte RNA – Welt , wo Nukleinsäuren in diesem Fall sowohl für die Katalyse und Genetik verwendet wurde, haben beeinflusst die Entwicklung basiert auf vier Nukleotidbasen des aktuellen genetischen Codes. Dies würde auftreten , weil die Anzahl der verschiedenen Basen in einem solchen Organismus ist ein Kompromiss zwischen einer geringen Anzahl von Basen mit besseren Wiederholungsgenauigkeit und eine große Anzahl von Basen mit einer besseren katalytischen ribozymeffektivitet. [135] Es besteht jedoch keine direkte Spuren der alten genetischen Systemen, da es unmöglich ist , DNA von den meisten Fossilien zu isolieren, die DNA überlebt nur in der Umgebung , in weniger als einer Million Jahren langsam in kurze Fragmente in Lösung abgebaut. [136] Wie früher her Ansprüche von DNA festgelegt wurde; Am bekanntesten ist ein Bericht über die Isolierung eines lebensfähigen Bakterien von einem 250 Millionen Jahre alt Salzkristall, [137] aber diese Behauptungen sind umstritten. [138] [139]

DNA – Bausteine ( Adenin , Guanin und verwandte organische Verbindungen ) in den außerhalb der Erdatmosphäre gebildet worden sein Weltraum . [140] [141] [142] Komplexe DNA und RNA – Verbindungen , einschließlich Uracil , Cytosin und Thymin , wurden ebenfalls im Labor unter Bedingungen gebildet, die denjenigen in den Weltraum zu finden, unter Verwendung der Ausgangsstoffe (wie imitieren Pyrimidin ) gefunden in Meteoriten . Der Pyrimidin kann, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs), die kohlenstoffreichen chemischen Verbindungen in dem Universum , wurde in der gebildeten roten Bekämpfung oder kosmische Staub und Gaswolken. [143]

Der Einsatz von Technologie

Gentechnik

Es wird für die Reinigung von DNA aus Organismen entwickelten Verfahren vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Phenol-kloroformudvinding , und es im Labor zu manipulieren, wie Restriktionsverdaus und Polymerase – Kettenreaktion . Moderne Biologie und Biochemie macht intensiven Gebrauch dieser Techniken in der rekombinanten DNA – Technologie. Rekombinantes DNA ist Menschen stammende DNA – Sequenzen , die von anderen DNA – Sequenzen zusammengebaut wurden. Sie können umgewandelt werden in Form von in Organismen Plasmiden oder in dem geeigneten Format, unter Verwendung eines viralen Vektors . [144]Gentechnisch veränderte Organismen können Produkte verwendet werden , zu erzeugen , wie rekombinante Proteine , für die Verwendung in der biomedizinischen Forschung, [145] oder in angebaut Landwirtschaft . [146] [147]

DNA – Profil

kriminelle Techniker können DNA in Verwendung Blut , Sperma , Haut , Speichel oder Haaren an einem gefundenen Tatort Anpassung der DNA zu identifizieren , die von einem Individuum, wie ein Täter. Dieser Prozess ist bekannt formal als die Einrichtung eines DNA – Profils , kann aber auch „genannt wird genetische Fingerabdrücke “. In der DNA – Profilen verglichen werden Längen von variablen Abschnitten repetitiver DNA, wie Mikrosatelliten , zwischen zwei Personen. Diese Methode ist in der Regel eine sehr zuverlässige Technik zum Abgleichen DNA identifiziert. [148] Die Identifizierung kann jedoch kompliziert sein , wenn der Ort , mit DNA von mehreren Personen kontaminiert ist. [149] Die DNA – Profile wurden im Jahr 1984 von dem britischen Genetiker Sir entwickelt Alec Jeffreys [150] und die erste auf dem Gebiet der Forensik verwenden Colin Pitchfork in beurteilen Enderby-Mord im Jahr 1988 [151]

Die Entwicklung von Forensik, und die Fähigkeit , jetzt genetisches Match auf kleine Proben von Blut, Haut, Speichel oder Haare zu schaffen, haben zu einer erneuten Überprüfung einer Reihe von Fällen geführt. Menschen , die einer schweren Straftat beschuldigt werden , kann eine DNA – Probe zum Vergleich berechnet. In Dänemark ist eine der bemerkenswertesten Beispiele für einen Fall , in dem das DNA – Profil von entscheidenden Bedeutung war, war die Untersuchung des Mordes und Vergewaltigung, begangen von Marcel Lychau Hansen , besser bekannt als „Amager Mann“ bekannt ist [152] . Die naheliegendste Verteidigung gegen forensischer DNA angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet , dass es hat sich auf Beweise vertauscht worden. Dies hat eine sorgfältige und strenge Verfahren für den Umgang in allen neuen Fällen geführt. DNA – Profile werden auch zur Identifizierung der Opfer von Ereignissen mit vielen Todesopfern verwendet [153] sowie zu identifizieren , gleich oder Körperteile zu schweren Unfällen und sogar einzelne Opfer in Massengräbern zu identifizieren – von Familienmitgliedern zu vergleichen.

DNA – Profile werden auch verwendet , Vaterschaftstests für , ob eine Person , der biologisch Eltern oder Großeltern eines Kind mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,99% , um zu bestimmen , ob die angeblich Eltern biologisch ist mit dem Kind verwendet. Normale DNA – Sequenzierung wird nach der Geburt durchgeführt, aber es gibt neue Methoden , mit denen für die Vaterschaft zu testen , während die Mutter noch schwanger ist. [154]

DNA – Enzyme oder katalytische DNA

Desoxyribozyme , auch genannt DNAzyme oder katalytische DNA, wurde im Jahr 1994 entdeckt , [155] Es ist vor allem einsträngigen DNA – Sequenzen , die aus einem großen Pool von Random – DNA – Sequenzen durch einen kombinierte Ansatz genannt isoliert sind in vitro -selektion oder SELEX . DNAzyme katalysiert eine Vielzahl von chemischen Reaktionen, einschließlich RNA / DNA – Verdauung, die RNA / DNA – Ligation, aminosyrefosforylering / Dephosphorylierung, DNAzyme usw. kann bis zu 100 Milliarden Mal der Geschwindigkeit der unkatalysierten Reaktion der Geschwindigkeit der chemischen Reaktionen erhöhen. [156] Die am meisten untersuchte Klasse von DNAzyme, RNA-spaltende DNAzyme, die für die Detektion von verschiedenen Metallionen verwendet wurden und therapeutische Mittel zu entwickeln. Es werden mehrere Metall spezifische DNAzyme gefunden, einschließlich der GL-5-DNAzyme ( Blei -spezifische), [155] CA1-3-DNAzyme ( Kupfer -spezifische), [157] 39E-DNAzyme ( Uranyl -spezifische) und NaA43-DNAzyme ( Natrium -spezifische). [158]

Bioinformatics

Hauptartikel: Bioinformatics

Bioinformatik beinhaltet die Entwicklung von Techniken zur Speicherung, Data – Mining , Such- und biologische Daten zu manipulieren, einschließlich DNA – Sequenzdaten . Dies hat zu weit angewandt Fortschritte in der LED – Informatik , insbesondere String Suchalgorithmen , maschinelles Lernen und Datenbanktheorie . [159] String Suchen oder matchingalgoritmer die eine Folge von Buchstaben innerhalb einer größeren Sequenz von Buchstaben erkennt, wurden auf spezifische Nukleotidsequenzen zur Suche entwickelt. [160] Die DNA – Sequenz ist , nebeneinander angeordnet mit anderen DNA – Sequenzen zu identifizieren homologe Sequenzen und die spezifischen lokalisieren Mutationen , die sie besonders machen. Diese Techniken, insbesondere mehrere Sequenz – Alignments , werden verwendet , um die zu untersuchen phylogenetischen Beziehungen und Proteinfunktionen. [161] Die Datensätze der gesamten Genome DNA – Sequenzen, wie sie von erzeugt repräsentierten Human Genome Project , sind nur schwer ohne die Anmerkungen zu verwenden , die die Gene und regulatorische Elemente identifizieren , auf jedem Chromosom positionieren. DNA – Sequenzregionen, die die charakteristischen Muster aufweisen, die mit dem Protein oder RNA-codierenden Genen assoziiert sind , können identifiziert werden durch zurückzuverfolgen Algorithmen , die Forscher das Vorhandensein von spezifischen, vorherzusagen , damit Genprodukten und deren mögliche Funktionen eines Organismus, noch bevor sie isoliert wurden , experimentell. [162] Die ganzen Genome können auch verglichen werden, was einen bestimmten Organismus der Evolutionsgeschichte klären kann und der Untersuchung von komplexen evolutionären Ereignissen ermöglichen.

DNA – Nanotechnologie

DNA – Struktur schematisch auf der linken Seite wird auf die Struktur durch visualisiert dargestellt durch Selbstorganisation der Rasterkraftmikroskopie nach rechts. DNA Nanotechnologie ist das Feld , das Strukturen im Nanobereich durch die Verwendung der DNA – Moleküle zu konstruieren versucht , molekularen Erkennungseigenschaften . Bild von Strong 2004 .

DNA Nanotechnologie verwendet die DNA und andere Nukleinsäuren einzigartige molekulare Erkennungseigenschaften für die Erstellung von selbstorganisierenden branched DNA – Komplex mit nützlichen Eigenschaften. [163] DNA wird als ein Strukturmaterial verwendet wird und nicht als ein Träger von biologischen Informationen. Dies hat zu der Schaffung von zweidimensionalen periodischen Gitter (beide tile basiert und verwendet den „führte DNA origami “ Verfahren) sowie dreidimensionale Strukturen in Form von Polyedern . [164] nanomechanische Geräte und algorithmische Selbstorganisation sind ebenfalls gezeigt worden, [165]und diese DNA – Strukturen werden als Matrizen für die Anordnung von anderen Molekülen, wie verwendet wurden Gold – Nanopartikel und Streptavidin – Proteine. [166]

Geschichte und Anthropologie

Hauptartikel: phylogenetics und Genetische Genealogie

Da die DNA – Mutationen im Laufe der Zeit unterzogen werden , die dann geerbt wird, enthält sie historische Informationen, und DNA – Sequenzen kann durch Vergleich Genetikern ableiten Evolutionsgeschichte von Organismen, deren phylogeny . [167] Das Gebiet der phylogenetics ist ein wichtiges Werkzeug im Bereich der Evolutionsbiologie . Wenn innerhalb einer Art von DNA – Sequenzen verglichen, die Population Genetikern erfährt über eine bestimmte Bevölkerungs Geschichte. Dies kann in den Studien der alles aus verwendet wird Ökologische Genetik zur Anthropologie ; verwendet, für Beweise Beispiel DNA , um zu versuchen zu identifizieren Israel zehn verlorenen Stämme . [168] [169]

Information Storage

In einem Bericht in der veröffentlichten Natur im Januar 2013 vorgeschlagen Forscher vom European Bioinformatics Institute und Agilent Technologies , ein Mechanismus , um die Fähigkeit der DNA zu verwenden , um Informationen als eine Möglichkeit , zu codieren digitale Daten zu speichern. Die Gruppe war in der Lage 739 Kilobyte von Daten in den DNA – Code zu codieren, ist die tatsächliche DNA synthetisiert und dann die DNA – Sequenz und die Informationen zurück zu seiner ursprünglichen Form, mit 100% Genauigkeit zu dekodieren. Die codierte Information bestand aus Text und Audio – Dateien. Ein früherer Versuch wurde im August 2012, unter der Leitung von Forschern an der veröffentlichten Harvard University , wo Text eines 54.000 Wörter lang Buch in die DNA codiert. [170] [171]

DNA – Forschung Geschichte

DNA wurde zum ersten Mal von dem Schweizeren Arzt identifiziert und isoliert Friedrich Miescher 1869, der in der Materie eine mikroskopische Substanz aus ausrangierten chirurgischen Bandagen entdeckt. Da es in den Zellen Kern gelegt wurde ( lateinisch : Kern , Plural Kern ), nannte er es ‚Nuklein‘. [172] [173]

Im Jahre 1878 isoliert Albrecht Kossel Nicht-Protein – Komponente der „Nukleinsäure“, Nukleinsäure, und später seine fünf Haupt isoliert Nukleobasen . [174] [175] Im Jahr 1919 identifizierte Phoebus Levene die grundlegenden Zucker und Phosphat – Nukleotid – Einheiten. [176] Levene vorgeschlagen , dass DNA aus einer Folge von Nucleotid – Einheiten bestand , die durch die Phosphatgruppen gebunden ist. Levene dachte , die Kette war kurz und die Basen wiederholt in einer festen Reihenfolge. 1937 produzierte William Astbury die ersten Strahlbeugungsmuster, die zeigten , dass die DNA , die eine regelmäßige Struktur aufweist. [177]

Im Jahr 1927 schlug Nikolai Koltsov die Züge durch eine „enorme Erbmolekül“ geerbt geerbt wurden , bestehend aus „zwei gespiegelten Strings, die mit jedem Strang als Vorlage auf eine halb konservative Weise replizieren würde“. [178] [179] Im Jahr 1928 entdeckte Frederick Griffith , in seinen Experimenten , dass eine Reihe von „glatter“ Form von Pneumokokken auf die „grobe“ Form der gleichen Bakterien durch Mischen getötet „glatt“ Bakterien in live „rough“ übertragen werden könnte Formen. [180] [181] hat dieses System den ersten klaren Hinweis darauf , dass der DNA , die die genetische Information trägt , – Avery-MacLeod-McCarty Experiment – wie Oswald Avery , zusammen mit Mitarbeitern Colin MacLeod und Maclyn McCarty , identifiziert DNA als das transformierende Prinzip in 1943. [182] , um die Rolle in dem DNA – Erbe wurde 1952 bestätigt , als Alfred Hershey und Martha Chase in Experiment Hershey-Chase gezeigt , dass die DNA T2 – Phagen genetisches Material . [183]

Im Jahr 1953 schlug James Watson und Francis Crick , was jetzt als erstes richtige Doppelhelix – Modell der DNA – Struktur in der Zeitschrift akzeptiert Natur . [6] Die dobbeltheliske wurde molekulare DNA – Modell dann auf der Basis eines einzigen røntgendiffraktionsbillede (genannt „ Bild 51 “) [184] aufgenommen von Rosalind Franklin und Raymond Gosling Mai 1952 sowie die Informationen über die DNA-Basen ist gepaart – auch durch private Kommunikation von Erwin Chargaff im Vorjahr erhalten.

Experimentelle Beweise für die Watson und Crick Modell unterstützt wurden in einer Reihe von fünf Artikeln in der gleichen Ausgabe der freigesetzten Natur . [185] Davon berichten Franklin und Gosling die erste Veröffentlichung ihrer eigenen Röntgenbeugung und ursprünglichen Analyse, die die Watson und Crick das Modell teilweise unterstützt; [45] [186] Diese Version enthält auch einen Artikel auf die DNA – Struktur von Maurice Wilkins und zwei seiner Kollegen, deren Analyse und In – vivo – B-DNA – Röntgenbeugungsmuster unterstützt auch die Anwesenheit in vivo der DNA – Doppelhelix – Konfigurationen wie von Crick vorgeschlagen und Watson. [46] Im Jahr 1962 nach Franklins Tod, Watson Crick und Wilkins gemeinsam ausgezeichnet mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin [187] (Leuchten zugeordnet nur lebenden Personen). Es ist noch zu diskutieren , die sollte auf die Entdeckung zugeschrieben werden. [188]

In einer einflußreichen Darstellung 1957 erläutert Crick zentrale Dogma der Molekularbiologie , wie vorhergesagt Verhältnis von DNA, RNA und Proteinen, und formuliert „adaptorhypotesen“. [189] Die endgültige Bestätigung des Replikationsmechanismus, der durch die Doppelhelix – Struktur angegeben wurde, folgte im Jahr 1958 in Form des Meselson-Stahl Experiments. [190] Weitere Arbeiten von Crick und Mitarbeiter zeigten , dass der genetische Code auf nicht-überlappende Basentriplets basiert, genannt Codons , die aus Har Gobind Khorana , Robert W. Holley und Marshall Warren Nirenberg der Lage , den genetischen Code zu entschlüsseln. [191] kamen Diese Erkenntnisse der Molekularbiologie Geburt darzustellen.