Методы изучения ДНК

Для выделения ДНК из тканей из гомогената удаляют фрагменты клеточных органелл и мембран с помощью центрифугирования. В процессе выделения ДНК из тканей она фрагментируется. Получаются молекулы ДНК значительно меньше исходных, но все равно очень крупные. Такие молекулы не удобны для исследований, и их приходится еще раз фрагментировать. Для фрагментирования используют рестриктазы - ферменты, выделяемые из бактерий.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Для проведения некоторых исследований необходимо большое количество хорошо очищенной высокомолекулярной ДНК. Метод ПЦР дает возможность избирательно синтезировать in vitro небольшие участки ДНК и получить за 3-4 ч несколько миллионов копий исследуемого фрагмента. Объектами для выделения ДНК могут быть кровь, биоптат ткани, слюна, моча, околоплодные воды и т.д.

Гибридизация. Для изучения видовой специфичности нуклеиновых кислот применяют метод гибридизации. Он основан на способности ДНК к денатурации при нагревании (80-90°С) и ренативации при последующем охлаждении. Методом гибридизации можно установить сходства и различия первичной структуры нуклеиновых кислот.

Биосинтез ДНК (репликация). Репликация - матричный процесс. Во время репликации каждая из 2 цепей ДНК служит матрицей для образования новой цепи. Молекула ДНК человека имеет очень большие размеры, репликация такой большой молекулы (скорость 50 нук-леотидов в минуту) шла бы в течение примерно 800 ч. Ввиду этого начало синтеза ДНК происходит в нескольких точках хромосомы, которые называются точками инициации репликации, или ориджи-нами (origin) репликации. По завершении репликации образуются 2 молекулы двухспиральной ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную нить. В результате митоза они поступают в дочерние клетки. Таким образом, репликация обеспечивает воспроизведение генотипа в новых поколениях.

Биосинтез РНК (транскрипция). Синтез РНК на ДНК-матрице называется транскрипцией. Образованные первичные транскрипты мРНК (матричная), тРНК (транспортная) и рРНК (рибосомная) комплементарны матричной цепи ДНК.

Трансляция как механизм перевода генотипической информации в фенотипические признаки. Синтез белка отличается от других матричных синтезов тем, что между матрицей и продуктом нет комплементарного соответствия. Поскольку матрица построена из четырех нуклеотидов, а продукт - полипептидная цепь, состоящая из 20 аминокислот, существует определенный закон шифрования аминокислот в нуклеотидной последовательности матрицы, т.е. биологический код.

Биологический код - это способ записи информации об аминокислотной последовательности белков с помощью последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК. Он характеризуется следующими свойствами: триплетностью, специфичностью, наличием терминирующих кодонов, вырожденностью (см. таблицу 1).