Zaključek strokovnega znanja o DNK. Izvedba analize DNK za določitev očetovstva. Genetski pregled

Naš svet je naseljen z različnimi organizmi: od mikroskopskih, vidnih samo v močnem mikroskopu, do ogromnih, katerih teža doseže več ton. Kljub takšni raznolikosti vrst imajo vsi organizmi na Zemlji zelo podobno strukturo. Vsak od njih je sestavljen iz celic, to dejstvo združuje vsa živa bitja. Hkrati je nemogoče srečati dva identična organizma. Izjema lahko predstavljajo samo identični dvojčki. Kaj naredi vsak organizem, ki živi na tem planetu, tako edinstven?

Vsaka celica ima osrednji organ - to je jedro. Obstaja nekaj materialnih enot v njem - geni, ki se nahajajo v kromosomih. S kemičnega vidika so geni deoksiribonukleinska kislina ali DNA. To makromolekul, zavit v dvojno vijačnico, je odgovorna za dediščino mnogih lastnosti. Tako je vrednost DNK prenos genetskih podatkov od staršev do potomcev. Za odkrivanje te resnice so znanstveniki po vsem svetu že dve stoletji postavili neverjetne eksperimente, postavili drzne hipoteze, niso uspeli in so doživeli zmago velikih odkritij. Zahvaljujoč prizadevanjem velikih raziskovalcev in znanstvenikov, ki jih danes vemo, kaj pomeni DNA.

Konec devetnajstega stoletja je Mendel v generacijah vzpostavil osnovne zakone nosilnih lastnosti. Začetek 20. stoletja in Thomas Hunt Morgan so človeštvu pokazali, da se dedne lastnosti prenašajo z geni, ki se nahajajo v kromosomih v določenem zaporedju. Znanstveniki so uganili svojo kemično strukturo v štiridesetih letih 20. stoletja. Do sredine petdesetih let smo odkrili dvojno vijačnico molekule DNA, načelo komplementarnosti in replikacijo. V štiridesetih letih znanstveniki Boris Ephrussi, Edward Tatum in George Beadle izrazil drzno hipotezo, da so geni proizvajajo proteine, ki so shranjeni specifične informacije o tem, kako sintetizira encim posebno za nastanek nekaterih reakcij v celici. Ta hipoteza je bila potrjena v delih Nirenberg, ki je uvedla pojem genetske kode in prinaša pravilnost med beljakovinami in DNK.

Struktura DNA

V jedrih celic vseh živih organizmov obstajajo nukleinske kisline, katerih molekulska masa je večja od proteinov. Te molekule so polimerne, njihovi monomeri so nukleotidi. Pri nastajanju beljakovin so sodelovali 20 aminokislin in 4 nukleotidi.

Obstajata dve vrsti nukleinskih kislin: DNA (deoksiribonukleinska kislina) in RNA (ribonukleinska kislina). Njihova struktura je podobna, ker imata obe snovi nukleotid v sestavi: dušikova baza, ostanek fosforne kisline in ogljikov hidrat. Toda razlika je v tem, da ima DNK deoksribozo, RNA pa je riboza. Dušikove baze so purin in pirimidin. DNK vsebuje purin adenin in gvanin ter pirimidin timin in citozin. RNA v svoji strukturi vključuje iste purine in pirimidin citozin in uracil. S kombiniranjem ostanka fosforne kisline enega nukleotida in ogljikovih hidratov drugega, nastane skelet polinukleotida, na katerega so pritrjene dušikove baze. Tako lahko pride do številnih različnih spojin, ki določajo raznolikost vrst.

Molekula DNA je dvojna vijačnica dveh velikih polinukleotidnih verig. Povezujejo jih purina ene verige in pirimidina drugega. Te povezave niso naključne. Izpolnjujejo zakon dopolnjevanja: vezi lahko tvorijo adenil nukleotid s timilom in guanil s citozilom, saj se dopolnjujeta. To načelo daje molekuli DNA edinstveno lastnost samoregulacije. Posebne beljakovine - encimi - premikanje in prekinjanje vodikovih vezi med dušikovimi bazami obeh verig. Tako nastanejo dve prosti nukleotidni verigi, ki jih dopolnjujejo prosti nukleotidi v citoplazmi in jedru celice po načelu komplementarnosti. To vodi do oblikovanja dveh nizov DNA iz enega od staršev.

Genetska oznaka in njegove skrivnosti

Študija DNK omogoča razumevanje individualnosti vsakega organizma. To je mogoče zlahka ilustrirati z nekompatibilnostjo tkiv pri presajanju organov od darovalca do prejemnika. Gostujoči organizem, kot je npr. Koža donatorjev, zazna "tujec" organ kot sovražen. To sproži verigo imunskih reakcij, proizvede protitelesa in se organ ne navadi. Izjema v tem primeru je lahko dejstvo, da sta donator in prejemnik identična dvojčka. Ti dve organizmi sta se pojavili iz iste celice in imeli enak niz dednih dejavnikov. Pri presaditvi organov v tem primeru se protitelesa ne tvorijo in skoraj vedno organ postane popolnoma integriran.

Opredelitev DNA kot glavnega nosilca genskih informacij je bila eksperimentalno določena. Bakteriolog F. Griffiths je opravil radoveden eksperiment s pnevmokoki. V miših je injiciral odmerek patogena. Cepiva sta imeli dve vrsti: oblika A s kapsulo polisaharidov in oblika B, brez kapsul, sta oba dedna. Prva vrsta je bila toplotno uničena, druga pa ni predstavljala nobene nevarnosti za miši. Kakšno je bilo presenečenje bakteriologa, ko so vse miši umrle iz pnevmokokov obraza A. Torej je znanstvenikova glava prišla do razumnega vprašanja o tem, kako je bil genski material prenesen - skozi proteine, polisaharide ali DNA? Po skoraj dvajsetih letih na vprašanje ni odgovorila na ameriški, znanstvenik Oswald Theodore Everi. On je dal število poskusov izključevalne in ugotovila, da ko dediščino protein in polisaharid uničenje nadaljuje. Prenos dednih informacij je bil zaključen šele po uničenju strukture DNK. To je pripeljalo do postulata: za prenos dednih informacij je molekula, ki prenaša dedne informacije.

Razkritje strukture DNK in genskega kodeksa je omogočilo človeštvu, da naredi velik korak naprej pri razvoju takšnih področij dejavnosti, kot so medicina, forenzična preiskava, industrija in kmetijstvo.

Analiza DNK v forenzičnem zdravniškem pregledu

Trenutno postopen potek kriminalnih in civilnih procesov ni brez uporabe genetska analiza. DNK pregled se izvaja v kriminologiji za preučevanje biološkega materiala. S pomočjo te študije lahko forenzika zazna sledove napadalca ali žrtve na predmete ali telesa.

Genetski pregled temelji na primerjalni analizi markerjev bioloških vzorcev ljudi, kar nam daje podatke o prisotnosti ali odsotnosti sorodnosti med njimi. Vsaka oseba ima edinstven "genetski potni list" - to je njegova DNK, ki ima vse informacije.

V forenzičnem zdravniškem pregledu se uporablja metoda natančnosti, imenovana prstni odtis. V Združenem kraljestvu je leta 1984 izumil študijo vzorcev bioloških vzorcev: sline, sperme, las, epitelija ali telesnih tekočin, da bi odkrili sledove kriminalca. Tako je forenzični medicinski pregled DNK zasnovan tako, da preiskuje krivdo ali nedolžnost določene osebe v nezakonitih dejanjih, da pojasni primere dvomljive materinstva ali očetovstva.

V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so nemški strokovnjaki organizirali družbo za spodbujanje raziskav genomov v pravosodni in pravni sferi. Do začetka devetdesetih let je ustanovljena posebna komisija, ki objavlja pomembna dela in odkritja na tem področju, saj je zakonodajalec standardov v izdelku forenzičnih strokovnjakov. Leta 1991 je bila ta organizacija imenovana "Mednarodno društvo forenzične genetike". Do danes ima več kot tisoč zaposlenih in 60 svetovnih podjetij, ki se ukvarjajo z raziskavami na področju sodnih postopkov: serologije, molekularne genetike, matematike, biostatike. To je v svetovno forenzično prakso prineslo enotne visoke standarde, ki izboljšujejo odkrivanje zločinov. Forenzični pregled DNA se izvaja v specializiranih laboratorijih, ki so del kompleksa pravosodnega in pravnega sistema države.

Naloge forenzične genomske analize

Glavna naloga forenzičnih strokovnjakov -, naj preuči predložene vzorce in predložiti dokazila o DNK, v skladu s katero je mogoče določiti biološke "prstne odtise" za osebo ali vzpostaviti sorodstvo.

Vzorce DNK lahko vsebujejo naslednji biološki materiali:

• sledi maščobe;
• kosi bioloških tkiv (koža, žeblji, mišice, kosti);
• tekoče tekoče tekočine (znoj, krv, sperma, transcelična tekočina itd.);
• dlake (nujno prisotnost žarnic za lase).

Za izvedbo forenzičnega strokovnega izpita se izvedencu predloži vsebinski dokaz s kraja zločina, ki vsebuje genetski material in dokaze.

Trenutno številne progresivne države ustvarjajo zbirko podatkov DNA o kriminalcih. To omogoča povečanje odkrivanja kaznivih dejanj tudi z zastaranim rokom. Molekulo DNA se lahko shranjuje že več stoletij brez sprememb. Tudi informacije bodo zelo koristne za prepoznavanje osebe v množični smrti ljudi.

Zakonska podlaga in perspektive forenzične preiskave DNA

V Rusiji leta 2009 je bil sprejet Zakon o obvezni genomski fiksaciji. Ta postopek se izvaja za zapornike, pa tudi za ljudi, katerih identiteta ni ugotovljena. Državljani, ki niso vključeni v ta seznam, prostovoljno podajo analizo. Kaj lahko takšna genetska osnova daje:

• zmanjšati število grozodejstev in zmanjšati kazniva dejanja;
• je lahko glavni dokaz pri razkritju kaznivega dejanja;
• rešiti problem dedovanja v spornih primerih;
• ugotoviti resnico o očetovstvu in materinstvu.

Zaključek DNK lahko priskrbi zanimive informacije o identiteti osebe: genetski nagnjenost k boleznim in odvisnostim ter težnjo k zločinom. Neverjetno dejstvo: znanstveniki so odkrili gen, ki je odgovoren za nagnjenje posameznika k zlivanju.

Strokovno znanje DNA v forenziki je pomagalo odkriti več kot 15.000 kaznivih dejanj po vsem svetu. Zlasti zanimivo je, da lahko kazensko zadevo odprete le na laseh ali kosu kriminalca. Ustanovitev takšne osnove prinaša odlične možnosti ne le na področju pravosodja, ampak tudi na področjih, kot so medicina in farmacija. DNK raziskave pomagajo pri soočanju z nezdružljivimi podedovanimi boleznimi.

Postopek za analizo DNA. Ustanovitev očetovstva (materinstva)

Trenutno je veliko zasebnih in državnih akreditiranih laboratorijev, kjer je mogoče analizirati DNK. Ta pregled temelji na primerjavi fragmentarnih delov DNA (loci) v dveh vzorcih: bodoči starš in otrok. Če razumete logično, otrok prejme od svojih staršev 50% genov. To pojasnjuje podobnost matere in očeta. Če primerjate določeno območje otrokovo DNK v isto zaporedje DNK, namenjene staršem, bodo isto z verjetnostjo 50%, to je od 12 lokusov sovpada 6. Če se ugotovijo takšni kazalci, zaključek pregled DNA zagotavlja verjetnosti biološkega očetovstva ali materinstva 99,99 %. Če se le ena od dvanajstih loci ujema, se ta verjetnost minimizira. Obstaja veliko akreditiranih laboratorijev, kjer je analiza DNK mogoče narediti zasebno.

Natancnost analize vpliva na naravo in število locil, ki jih je treba raziskati. DNK študije so pokazale, da je genetski material vseh ljudi na planetu 99%. Če vzamete te podobne dele DNA za analizo, se lahko izkaže, da bodo popolnoma identični ljudje na primer avstralski aborigen in angleška ženska. Zato za natančno študijo vzamemo edinstvena spletna mesta za vsakega posameznika. Več takih področij bo predmet raziskav, večja je verjetnost natančnosti analize. Na primer, z najbolj skrbno in kvalitativne študije 16. sklenitve STR DNK bo treba pridobiti s točnostjo 99,9999% pri potrditvi verjetnosti porodniški / očetovski in 100% na izpodbiti dejstvo.

Vzpostavitev tesnega razmerja (babica, dedek, nečakinja, nečak, teta, stric)

Analiza DNK o srodstvu se v osnovi ne razlikuje od testa za očetovstvo in materinstvo. Razlika je v tem, da bo količina splošnih genskih informacij polovica testa očetovstva in bo približno 25%, če 3 od 12 lokov popolnoma sovpadajo. Poleg tega je treba izpolniti tudi pogoj, da so sorodniki, med katerimi je vzpostavljen odnos, v istem vrstnem redu (za mater ali za očeta). Pomembno je, da je analiza DNK čim bolj zanesljiva.

Določitev podobnosti DNA med sorodniki in možmi / sesterami

Bratje in sestre prejmejo od svojih staršev en nabor genov, tako da pregleda DNK pokazala 75-99% istega gena (v primeru identičnih dvojčkov - 100%). Konsolidirani bratje in sestre imajo lahko kar 50% istih genov in samo tiste, ki se prenašajo na materino linijo. DNK test z natančnostjo 100% je sposoben pokazati, ali so brati ali sestre domači ali povzeti.

DNA test za dvojčke

Gemini po naravi biološkega izvora so odnoyaytsovye (homozigotne) ali binarne (heterozigotne). Homozigotne dvojčice se razvijejo iz ene same oplojene celice, obstaja le en spol in sta popolnoma enaki v genotipu. Heterozigotne so tvorjene iz različnih oplojenih jajc, so različnih spolov in imajo majhne razlike v DNK. Genetski pregled lahko s 100% natančnostjo ugotovi, ali sta dvojčica monozigotična ali heterozigotna.

DNK testiranje na Y-kromosomu

Prenos Y-kromosoma je od očeta do sina. S pomočjo te vrste analize je mogoče z natančno določitvijo ugotoviti, ali so moški člani ene družine in kako blizu so sorodniki. Določanje DNK na Y-kromosomu se pogosto uporablja za ustvarjanje genealoškega družinskega drevesa.

Analiza mitohondrijske DNA

Dedovanje mtDNK se pojavi na materinem črevesu. Zato je ta vrsta ankete zelo informativna za sledenje srodstva po matični liniji. Znanstveniki uporabljajo mtDNA analizo za nadzor evolucijskih in migracijskih procesov ter za prepoznavanje ljudi. Struktura mtDNA je takšna, da lahko identificira dve hipervariabilni coni HRV1 in HRV2. S pomočjo raziskave locus HRV1 in ga primerja s standardom zaporedja Cambridge DNK je mogoče pridobiti mnenje o tem, ali so ljudje raziskovali sorodniki pripadata isti etnični skupini tam, en narod, ena mater linije.

Dekodiranje genskih informacij

Skupaj ima oseba približno sto tisoč genov. Kodirani so v zaporedju, ki je sestavljen iz tri milijarde črk. Kot smo že omenili, ima DNA strukturo dvojne vijačnice, ki je povezana s kemično vezjo. Genetska koda je sestavljen iz številnih različic petih nukleotidov, označena A (adenin), C (citozin), T (timin), G (gvanin) in U (uracil). Vrstni red nukleotidne lokalizacije v DNA določa zaporedje aminokislin v molekuli beljakovin.

Znanstveniki so ugotovili nenavadno dejstvo, da je okoli 90% verige DNA vrsta neke genske žlindre, ki nima pomembnih informacij o človeškem genomu. Preostalih 10% se razdeli na svoje gene in regulativna področja.

Obstajajo primeri, ko podvojimo verigo DNA (replikacija) obstajajo napake. Takšni procesi povzročajo pojav mutacij. Celo minimalna napaka enega nukleotida lahko povzroči nastanek dedne bolezni, ki je lahko smrtna za človeka. Skupaj je znanstvenikom znano okrog 4000 takih motenj. Nevarnost bolezni je odvisna od tega, na kateri del DNA verige vpliva mutacija. Če je to območje genetske žlindre, lahko napaka ostane neopažena. Pri normalnem delovanju se to ne bo odražalo. Če pride do neuspeha replikacije na pomembnem genskem segmentu, lahko taka napaka stane življenje osebe. Raziskave DNA s tega položaja bodo pomagale najti genetike, da bi preprečili mutacijo genov in porazili dedne bolezni.

Tabela genetske kode DNK pomaga znanstvenikom, da genetiki dodajo popolne informacije o človeškem genomu.

Genetsko presejanje med načrtovanjem in med nosečnostjo

Genetski znanstveniki priporočajo, da pari opravijo genske raziskave na stopnji načrtovanja potomcev. V tem primeru lahko vnaprej veste o morebitnih spremembah v telesu, ocenite tveganje, da bi imeli otroke s patologijami in ugotovili prisotnost genetsko podedovanih bolezni. Vendar praksa kaže, da DNA med žensko najpogosteje prehaja med nosečnostjo. V takih okoliščinah bodo informacije pridobljene tudi glede verjetnosti razvoja malformacij pri plodu.

Genetski pregled je prostovoljen. Toda obstaja več razlogov, zakaj mora takšna raziskava opraviti ženska. Te navedbe vključujejo:

• biološka starost nad 35 let;
• dedne bolezni na materinski liniji;
• prisotnost v anamnezi spontanih in mrtvorojenih otrok;
• prisotnost mutageni dejavniki med obdobjem spočetja: radioaktivno in rentgensko sevanje, odvisnost staršev od alkohola in odvisnosti od drog;
• predhodno rojeni otroci z razvojnimi patologijami;
• ki jih noseča ženska prenese na virusne bolezni (zlasti rdečke, toksoplazmozo in influenco);
• indikacije, ki jih odkrije ultrazvok.

Analiza krvi na DNA bo omogočila določitev predsodkov prihodnjega otroka do bolezni srca in krvnih žil, kosti, pljuč, gastrointestinalnega trakta in endokrinega sistema z visoko stopnjo verjetnosti. Tudi ta študija kaže na možnost rojstva otroka s Downovim sindromom in Edvardovim sindromom. Zaključek DNK bo zdravniku dal popolno sliko stanja ženske in otroka ter omogočil določitev pravilnega korektivnega zdravljenja.

Metode genetskih raziskav med nosečnostjo

Tradicionalne metode raziskovanja vključujejo ultrazvočno in biokemijsko preiskavo krvi, ne predstavljajo nobene nevarnosti za žensko in plod. To je tako imenovana projekcija nosečnic, ki poteka v dveh fazah. Prvi se opravi v obdobju brejosti 12-14 tednov in omogoča ugotavljanje hudih krvavitev ploda. Druga faza se izvaja v 20-24 tednih in daje informacije o manjših patologijah, ki se lahko pojavijo pri otroku. Če obstajajo znaki ali dvomi, lahko zdravniki predpišejo invazivne metode analize:

• Amniocenteza ali zbiranje amnijske tekočine za pregled. Posebna igla je prebod v maternici, za analizo se zbere potrebna količina amnijske tekočine. Ta manipulacija se izvaja pod nadzorom ultrazvoka, da se prepreči poškodba.
• Biopsija Chorion je odstranitev celic placente.
• Nosečnice, ki so utrpele okužbo, so predpisane placentogeneze. To je precej resen poseg in poteka od dvajsetega tedna nosečnosti pod splošno anestezijo;
• Ograja in analiza Krvni mehanizem, ali kordocentezo. To lahko storite šele po 18. tednu nosečnosti

Tako se lahko iz genetske analize učite, kako bo vaš otrok, še preden bo rojen.

Stroški pregleda DNK

Preprost filistar, ki se tega postopka ne sooča, po branju tega članka postavlja razumno vprašanje: "Koliko stane pregled DNK?" Treba je omeniti, da je cena tega postopka odvisna od izbranega profila raziskovanja. Tukaj je približen strošek testa DNK:

• očetovstvo (materinstvo) - 23000 rubljev;
• tesno razmerje - 39000 r.
• razmerja bratranca - 41.000 rubljev;
• ustanovitev domače / polbrat (sestra) - 36.000 rubljev;
• test dvojčkov - 21000 r.
• na Y-kromosomu - 14.000 rubljev;
• na mtDNA - 15000 r.
• nasvet o vzpostavitvi sorodstva: ustno - 700 rubljev, pisno - 1400 rubljev.

V zadnjih letih so znanstveniki ustvarili veliko odkritij, ki revidirajo postulate znanstvenega sveta. DNK raziskave potekajo. Znanstveniki vodijo velika želja po poznavanju skrivnosti genetske kode osebe. Veliko je že bilo odkrito in raziskano, toda koliko je še neznano! Napredek ni miren, tehnologija DNK pa je trdno uveljavljena v življenju vsake osebe. Nadaljnje študije o tej skrivnostni in edinstveni strukturi, ki prikriva veliko skrivnosti, bo človeštvu razkrila veliko novih dejstev.