Závěr znalostí DNA. Provedení analýzy DNA pro stanovení otcovství. Genetické vyšetření

Náš svět je obýván různými organismy: od mikroskopických, viditelných pouze v silném mikroskopu až po obrovské, jehož hmotnost dosahuje několika tun. Přes tuto druhovou rozmanitost mají všechny organismy na Zemi velmi podobnou strukturu. Každá z nich se skládá z buněk a tato skutečnost spojuje všechny živé bytosti. Současně není možné splnit dva identické organismy. Výjimku mohou představovat pouze shodné dvojčata. Co dělá každý organismus žijící na této planetě tak jedinečný?

Každá buňka má centrální orgán - to je jádro. V tom jsou některé hmotné jednotky - geny umístěné v chromozomech. Z chemického hlediska jsou geny deoxyribonukleová kyselina nebo DNA. Tato makromolekula, zakřivená do dvojité šroubovice, je zodpovědná za dědění mnoha vlastností. Hodnota DNA je tedy přenosem genetické informace od rodičů k potomkům. Aby tuto pravdu, vědci po celém světě po dobu dvou staletí dal neuvěřitelné experimenty, předložila odvážné hypotézu, utrpěl nezdary a vítězství zažívají velkých objevů. Díky práci velkých vědců a vědců dnes víme, co znamená DNA.

Do konce XIX století, Mendel stanoveny základní zákony znamení přenášet z generace na generaci. Začátek 20. století a Thomas Hunt Morgan ukázaly lidstvu, že dědičné rysy jsou přenášeny geny, které se nacházejí v chromozomech v určité sekvenci. Vědci odhadli svou chemickou strukturu ve čtyřicátých letech dvacátého století. Do poloviny padesátých let byla objevena dvojitá šroubovice molekuly DNA, princip doplňkovosti a replikace. Ve čtyřicátých letech vědci Boris Ephrussi, Edward Tatum a George Beadle vyjádřil tučné hypotézu, že tyto geny produkují proteiny, které je uložené specifické informace o tom, jak syntetizovat enzym specifický pro výskyt některých reakcí v buňce. Tato hypotéza byla potvrzena v pracích Nirenberga, který představil koncept genetického kódu a odvodil vzorec mezi bílkovinami a DNA.

Struktura DNA

V jádrech buněk všech živých organismů existují nukleové kyseliny, jejichž molekulová hmotnost je větší než molekulová hmotnost proteinů. Tyto molekuly jsou polymerní, jejich monomery jsou nukleotidy. Při tvorbě bílkovin se podílelo 20 aminokyselin a 4 nukleotidy.

Existují dva druhy nukleových kyselin: DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (kyselina ribonukleová). Jejich struktura je podobná v tom, že obě látky mají v kompozici nukleotid: dusíkatou bázi, zbytek kyseliny fosforečné a sacharid. Rozdíl je však v tom, že DNA má deoxyribózu a RNA je ribóza. Dusíkaté báze jsou purin a pyrimidin. DNA obsahuje purin adenin a guanin a pyrimidin thymine a cytosin. RNA obsahuje ve své struktuře stejné puriny a pyrimidin cytosin a uracil. Připojením zbytek kyseliny fosforečné a jeden nukleotid dalšího sacharidového skeletu je vytvořen z polynukleotidu, na které lpí dusíkatou bázi. Tak může dojít k řadě různých sloučenin, které určují druhovou rozmanitost.

Molekula DNA je dvojitá šroubovice dvou velkých polynukleotidových řetězců. Jsou spojeny dohromady purinem jednoho řetězce a pyrimidinem druhého. Tato spojení nejsou náhodná. Sledují zákon komplementarity: vazby jsou schopné tvořit adenyl nukleotid s thymil a guanyl s cytosylem, protože se navzájem doplňují. Tento princip dává molekule DNA jedinečnou vlastnost samoreprodukce. Speciální proteiny - enzymy - pohybují a rozbíjejí vodíkové vazby mezi dusíkatými bázemi obou řetězců. V důsledku toho se tvoří dva volné nukleotidové řetězce, které jsou doplněny volnými nukleotidy v cytoplazmě a jádrem buňky podle principu komplementarity. To vede k vytvoření dvou řetězců DNA od jednoho rodiče.

Genetický kód a jeho tajemství

Studium DNA umožňuje pochopit individualitu každého organismu. To lze snadno ilustrovat příkladem neslučitelnosti tkáně při transplantaci orgánů od dárce k příjemci. "Alien" orgán, například dárcovská kůže, je vnímán hostitelským organizmem jako nepřátelský. To vyvolává řetězec imunitních reakcí, vytvářejí se protilátky a orgán se nezvykne. Výjimkou v této situaci může být skutečnost, že dárce a příjemce jsou identické dvojčata. Tyto dva organismy se objevily ze stejné buňky a měly stejný soubor dědičných faktorů. Při transplantaci orgánů v tomto případě se protilátky nevytvářejí a téměř vždy se orgán plně integruje.

Definice DNA jako hlavního nosiče genetické informace byla stanovena experimentálně. Bakteriolog F. Griffiths provedl zvláštní experiment s pneumokoky. Do myší injikoval dávku patogenu. Vakcíny byly dvojího druhu: vytvořena tobolka polysacharidů a forma B, prostý kapsle, dva dědičný. První druh byl tepelně zničen, druhý nepředstavoval žádné nebezpečí pro myši. Jaké překvapení, že je to bakteriolog, když všechny myši uhynuly před pneumokokovým formě A. Pak v hlavě vědce existuje rozumná otázka o tom, jak má genetický materiál byl přenesen - prostřednictvím proteinů, polysacharidů nebo DNA? Téměř o dvacet let později dokázal odpovědět na tuto otázku americký vědec Oswald Theodor Evari. On dal řadu experimentů exkluzivní povahy a zjistil, že dědictví pokračuje, když bílkoviny a polysacharid rozpadnout. Převod dědičných informací byl dokončen až po zničení struktury DNA. To vedlo k postulátu: pro přenos dědičných informací je molekula, která nese dědičné informace.

Zveřejnění struktury DNA a genetického kódu dovolil lidstvo učinit obrovský krok vpřed ve vývoji oblastech, jako je medicína, forenzní, průmyslu a zemědělství.

Analýza DNA ve forenzní lékařské prohlídce

V současné době není progresivní pracovní postup trestních a občanských procesů bez použití genetická analýza. DNA vyšetření se provádí v kriminologii pro studium biologického materiálu. S pomocí této studie mohou forenzní detekovat stopy útočníka nebo oběti na předmětech nebo tělech.

Genetické vyšetření je založeno na srovnávací analýze markerů biologických vzorků lidí, které nám poskytují informace o přítomnosti nebo nepřítomnosti příbuznosti mezi nimi. Každá osoba má jedinečný "genetický pas" - toto je jeho DNA, která obsahuje úplné informace.

Při forenzním lékařském vyšetření se používá vysoce přesná metoda nazývaná otisky prstů. To bylo vynalezeno ve Velké Británii v roce 1984, jedná se o studium vzorků biologických vzorků: slin, spermatu, vlasy, epiteliální nebo tělních tekutin, aby se jejich identifikaci v trestní trasování. Tak DNA forenzní vyšetření na posouzení viny či neviny určité osobě v protiprávních činnostech, k objasnění případů pochybné rodičovství.

V šedesátých letech minulého století, němečtí experti organizovaná společnost podporovat výzkum genomu v soudní oblasti. Začátkem devadesátých let se zřizuje zvláštní komise, která v této oblasti vydává důležité práce a objevy a je zákonodárcem standardů ve výrobcích forenzních odborníků. V roce 1991 byla tato organizace pojmenována "Mezinárodní společnost forenzní genetiky". K dnešnímu dni má více než tisíc zaměstnanců a 60 světových společností, které se zabývají výzkumem v oblasti soudních řízení: serologie, molekulární genetika, matematika, biostatika. To přineslo světu forenzní praxi jediné vysoké standardy, které zlepšují odhalování zločinů. DNA forenzní vyšetření se provádí ve specializovaných laboratořích, které jsou součástí komplexního právního řádu státu.

Úkoly forenzní genomové analýzy

Hlavním úkolem forenzních odborníků je prověřit vzorky a vyvodit závěr o DNA, jestli je možné určit biologické "otisky prstů" osoby nebo vytvořit vztah krev.

Vzorky DNA mohou být obsaženy v následujících biologických materiálech:

• stopy tuku;
• kusy biologických tkání (kůže, hřebíky, svaly, kosti);
• tekuté tělesné tekutiny (pot, krev, spermie, transcelulární tekutina atd.);
• vlasy (nutně přítomnost vlasových žárovek).

K provedení forenzní odborné prohlídky se odborník předkládá s důkazem z místa činu, který obsahuje genetický materiál a důkazy.

V současnosti řada progresivních zemí vytváří databázi DNA zločinců. To umožňuje zvýšit odhalování trestných činů i po uplynutí promlčecí doby. DNA molekula může být uchována po mnoho staletí bez změn. Také budou informace velmi užitečné pro identifikaci osoby v masové smrti lidí.

Legislativní základ a vyhlídky forenzního vyšetření DNA

V Rusku v roce 2009 byl přijat zákon "O povinné genomické fixaci". Tento postup se provádí jak pro vězně, tak pro lidi, jejichž identita není stanovena. Občané, kteří nejsou uvedeni v tomto seznamu, dobrovolně podají analýzu. Co může taková genetická základna dát:

• snížit počet zvěrstev a omezit zločin;
• může být hlavním důkazem při odhalení trestného činu;
• vyřešit problém dědictví v sporných případech;
• prokázat pravdu ve věcech otcovství a mateřství.

Závěr DNA může také poskytnout zajímavé informace o totožnosti člověka: genetickou predispozici k nemocem a závislostem, stejně jako tendenci k spáchání zločinů. Úžasný fakt: vědci objevili gen, který je zodpovědný za sklon člověka spáchat zvěrstva.

Experti DNA v oblasti forenzní pomoci pomohli odhalit více než 15 000 zločinů po celém světě. Zvláště fascinující je, že můžete zahájit trestní řízení pouze na vlasy nebo na kůži zločince. Vytvoření takové základny propůjčuje velké vyhlídky nejen v oblasti soudnictví, ale také v oblastech jako je lékařství a farmacie. Výzkum DNA pomáhá vypořádat se s dědičnými onemocněními.

Postup pro analýzu DNA. Založení otcovství (mateřství)

V současné době existuje mnoho soukromých a státních akreditovaných laboratoří, kde lze provádět analýzu DNA. Toto vyšetření je založeno na porovnání fragmentárních částí DNA (lokusů) ve dvou vzorcích: budoucího rodiče a dítěte. Pokud rozumíte logicky, dítě dostane od svých rodičů 50% genů. To vysvětluje podobnost matky a otce. Srovnáme-li určité oblasti DNA dítěte do stejné sekvence DNA určené rodiče, budou stejné s pravděpodobností 50%, tedy z 12 lokusů shodují 6. Pokud jsou identifikovány takové ukazatele, zkouška DNA závěr zajišťuje pravděpodobnost biologické otcovství nebo mateřské 99.99 %. Pokud se shoduje pouze jeden z dvanácti lokusů, tato pravděpodobnost je minimalizována. Existuje mnoho akreditovaných laboratoří, kde lze analýzu DNA provádět soukromě.

Přesnost analýzy je ovlivněna povahou a počtem míst přijatých ke studiu. Studie DNA ukázaly, že genetický materiál všech lidí na planetě je 99%. Pokud budete mít tyto analýzy podobné části DNA, může se ukázat, že naprosto totožní lidé budou například australští domorodci a anglická žena. Proto pro přesnou studii jsou vyčleněny jedinečné lokality pro každého jednotlivce. Čím více těchto oblastí bude předmětem výzkumu, tím vyšší pravděpodobnost přesnosti analýzy. Například při nejpečlivější a kvalitativní studie 16 STR DNA uzavření bude dosaženo s přesností 99,9999% při potvrzování pravděpodobnostní mateřské / rodičovské a 100% při vyvrácením skutečnosti.

Zavedení blízkého vztahu (babička, děda, neteř, synovec, teta, strýc)

Analýza DNA na příbuznosti se zásadně neodlišuje od testu otcovství a mateřství. Rozdíl je v tom, že se celkové množství genetické informace by bylo dvakrát méně než pro test otcovství, a činí přibližně 25% při 3 z 12 loci zcela sjednotí. Kromě toho je také třeba dodržet podmínku, že příbuzní, mezi které je definován vztah, patří do stejné linie (matka nebo otec). Je důležité, aby analýza DNA byla co nejspolehlivější.

Zavedení DNA podobnosti mezi příbuznými a nevlastními bratry / sestrami

Sourozenci obdrží od rodičů jednu sadu genů, takže DNA vyšetření prokázalo 75-99% z téhož genu (v případě identických dvojčat - 100%). Konsolidovaní bratři a sestry mohou mít až 50% stejných genů a pouze ty, které jsou přenášeny na mateřské lince. Test DNA s přesností 100% dokáže ukázat, zda jsou bratři nebo sestry domorodci nebo souhrn.

Test DNA pro dvojčata

Blíženci z povahy biologického původu jsou odnoyaytsovye (homozygotní) nebo binární (heterozygotní). Homozygotní dvojčata se vyvíjejí z jedné oplodněné buňky, existují pouze jeden pohlaví a v genotypu jsou zcela identické. Heterozygotní jsou tvořeny z různých oplodněných vajíček, jsou různého pohlaví a mají malé rozdíly v DNA. Genetické vyšetření je schopno stanovit s přesností 100%, zda dvojčata jsou monozygotní nebo heterozygotní.

DNA testování na Y chromozómu

Přenos Y-chromozomu je od otce k synovi. Pomocí tohoto typu analýzy je možné s vysokou přesností určit, zda jsou muži členy jedné rodiny a jak blízcí jsou příbuzní. Stanovení DNA na Y chromozómu se často používá k vytvoření genealogického rodokmenu.

Analýza mitochondriální DNA

Dědičnost mtDNA se vyskytuje na mateřské lince. Proto je tento typ průzkumu velmi informativní pro vysledování příbuzenské vztahy po mateřské linii. Vědci používají analýzu mtDNA ke kontrole evolučních a migračních procesů a také k identifikaci lidí. Struktura mtDNA je taková, že může identifikovat dvě hypervariabilní zóny HRV1 a HRV2. Prostřednictvím výzkumu locus HRV1 a srovnáním s úrovní Cambridge sekvence DNA lze získat stanovisko, zda lidé studovali příbuzní patří do stejné etnické skupině, jeden národ, jeden mateřské linii.

Dekódování genetické informace

Celkově má ​​člověk asi sto tisíc genů. Jsou zakódovány v pořadí, které sestává ze tří miliard dopisů. Jak již bylo uvedeno, DNA má strukturu dvojité šroubovice propojené prostřednictvím chemické vazby. Genetický kód je složen z četných variant pět nukleotidů, označený A (adenin), C (cytosin), T (thymin), G (guanin) a U (uracil). Pořadí lokalizace nukleotidů v DNA určuje sekvenci aminokyselin v molekule proteinu.

Vědci objevili zajímavé, že asi 90% z řetězce DNA je genetický struska neobsahují důležité informace o lidském genomu. Zbývajících 10% je rozděleno na vlastní geny a regulační oblasti.

Existují případy, kdy se řetězec zdvojnásobil DNA (replikace) tam jsou poruchy. Takové procesy vedou k vzniku mutací. Dokonce i minimální chyba jednoho nukleotidu může způsobit vznik dědičného onemocnění, které může být pro člověka smrtelné. Celkově je vědcům známo asi 4000 takových poruch. Nebezpečí onemocnění závisí na tom, která část DNA řetězce je ovlivněna mutací. Pokud se jedná o oblast genetické strusky, pak může chyba zůstat bez povšimnutí. Při normálním fungování to nebude odráženo. Pokud dojde k selhání replikace na důležitém genetickém segmentu, pak taková chyba může stát život člověka. Výzkum DNA z této pozice pomůže najít genetiky způsob, jak zabránit mutaci genů a porazit dědičné onemocnění.

Tabulka genetického kódu DNA pomáhá vědcům genetiky přidat kompletní informace o lidském genomu.

Genetické vyšetření během plánování a během těhotenství

Genetickí vědci doporučují, aby páry podstoupily genetický výzkum ve fázi plánování potomků. V tomto případě můžete předem vědět o možných změnách v těle, posoudit riziko vzniku patologických stavů dětí a určit přítomnost geneticky zděděných onemocnění. Ale praxe ukazuje, že DNA ženy nejčastěji prochází během těhotenství. Za takových okolností budou rovněž získány informace o pravděpodobnosti vzniku malformací u plodu.

Genetické vyšetření je dobrovolné. Existuje však řada důvodů, proč musí žena podstoupit takový výzkum. Mezi tyto údaje patří:

• biologický věk přesahující 35 let;
• dědičné nemoci na mateřské lince;
• přítomnost v anamnéze potratů a mrtvě narozených dětí;
• přítomnost mutagenních faktorů během koncepčního období: radioaktivní a rentgenové záření, rodičovská alkoholová a drogová závislost;
• dříve narozené děti s vývojovými onemocněními;
• přenos těhotné ženy na virové nemoci (zejména rubeola, toxoplazmóza a chřipka);
• indikace odhalila ultrazvuk.

Krevní test na DNA umožňuje vysokou pravděpodobností určit predispozice budoucího dítěte na onemocnění systému srdce a cév, kostí, plic, trávicího traktu a žláz s vnitřní sekrecí. Také tato studie ukazuje riziko narození dítěte s Downovým syndromem a Edwardsovým syndromem. Závěr DNA poskytne lékaři ucelený obraz o postavení žen a dětí a umožní přiřadit správné nápravná ošetření.

Metody genetického výzkumu v těhotenství

Tradiční metody výzkumu zahrnují ultrazvuk a biochemický krevní test, nepředstavují žádné nebezpečí pro ženu a plod. Jedná se o tzv. Screening těhotných žen, provedený ve dvou fázích. První se provádí v období těhotenství 12-14 týdnů a umožňuje identifikovat závažné poruchy plodu. Druhá fáze se provádí ve věku 20-24 týdnů a poskytuje informace o menších patologických stavech, které se mohou projevit u dítěte. Pokud existují náznaky nebo pochybnosti, lékaři mohou předepisovat invazivní metody analýzy:

• Amniocentéza nebo sbírka plodové vody pro vyšetření. Speciální jehla je punkce v děloze, potřebné množství plodové vody se shromažďuje k analýze. Tato manipulace se provádí pod dohledem ultrazvuku, aby nedošlo k poranění.
• Chorionová biopsie je odstranění placentových buněk.
• Těhotné ženy, které utrpěly infekci, jsou předepisovány placentogenezi. Jedná se o poměrně závažnou operaci a provádí se od dvacátého týdne těhotenství pod celkovou anestézou;
• Plot a analýza Cordová krev, nebo cordocentesis. To lze provést až po 18. týdnu těhotenství

Můžete se tak z genetické analýzy dozvědět, jak bude vaše dítě dlouho před jeho narozením.

Náklady na vyšetření DNA

Jednoduchý filistin, který tento postup nekoná, po přečtení tohoto článku vyvolává rozumnou otázku: "Kolik stojí vyšetření DNA?". Stojí za zmínku, že cena tohoto postupu závisí na zvoleném profilu výzkumu. Zde jsou přibližné náklady na test DNA:

• otcovství (mateřství) - 23000 rublů;
• blízký vztah - 39000 r.;
• vztah bratranců - 41 000 rublů;
• založení rodáka / nevlastního bratra (sestry) - 36 000 rublů;
• test dvojčat - 21000 r.;
• na Y chromozómu - 14 000 rublů;
• na mtDNA - 15000 r;
• poradenství o založení příbuznosti: ústní - 700 rublů, napsáno - 1400 rublů.

V posledních letech vědci učinili mnoho skvělých objevů, které revidují postuláty vědeckého světa. Výzkum DNA pokračuje. Vědci jsou řízeni velkou touhou vědět tajemství genetického kódu člověka. Hodně už bylo objeveno a prozkoumáno, ale kolik je před námi! Pokrok nezůstal a technologie DNA je pevně zakotvena v životě každého člověka. Další studie tohoto záhadného a unikátní konstrukci, která v sobě skrývá mnoho tajemství, otevřené pro lidstvo mnoho nových skutečností.