<<
>>

Некоторые сведения о человеческом геноме

  Функции генов

Развитие генной инженерии помимо практического применения имеет еще и большое научное значение.

Благодаря успехам в этой области удалось впервые оценить функции генов в организме. На диаграмме представлено примерное распределение функций генов человека.

www.nanonewsnet.ru

Генетическая общность человека и других биологических видов

Помимо человека, к настоящему времени полностью сек- венированы геномы более 600 видов живых организмов. При этом оказалось, что количество генов и длина ДНК у разных видов заметно различаются. Если в хромосомах человека содержится около 750 Мб информации, то, например, у бактерии Mycoplasma genitalium — всего 145 Кб, у бактерии кишечной палочки Escherichia coli — 1 Мб, у плодовой мушки дрозофилы — 30 Мб, а у лабораторной мышки... почти 750 Мб. То есть, с точки зрения объема наследственной информации, человек мало чем отличается от мыши! Более того, результаты расшифровки генома грызуна показали, что у нас совпадают до 80% генов, а 99% можно назвать очень похожими.

Куриный геном в три раза короче генома человека (около 250 Мб). Однако при этом у человека и курицы обнаружено около 60% общих генов.

Расшифрованный геном знаменитой рыбы фугу (Takifugu rubripes), которая является изысканным лакомством в Японии, но при неправильном приготовлении становится смертельно ядовитой, еще более поразил воображение ученых. Размер генома фугу равен 91 Мб, что составляет всего около 12% от генома человека. Число же генов у этих двух организмов почти одинаково и примерно равно 31 000, а число общих генов у фугу и человека достигает 75%!

Этот феномен объясняется тем, что наша ДНК состоит, строго говоря, не только из генов.

Ген — это участок ДНК, кодирующий молекулярную структуру определенного белка. Иначе говоря, это отрезок, на котором, как в файле, записана информация о последовательности аминокислот в белке.

Но далеко не все сочетания нуклеотидов несут смысловую нагрузку, кодируя конкретные белки. Подавляющее большинство нуклеотидных последовательностей в ДНК — так называемые интроны, не кодирующие ничего, и, вроде бы, не несущие никаких функций. Для них придумали даже такое обидное обозначение, как “джанк-ДНК" (от англ. junk — хлам, мусор). Конечно, о ненужности таких участков не может быть и речи: они хоть и не кодируют белков, но выполняют свои специфические — как правило, регуляторные — функции.

Необычный же геном рыбы фугу состоит сплошь из «смысловых» генов, кодирующих конкретные белки. Эти гены расположены в геноме фугу в непосредственной близости один к другому и поэтому могут быть легко идентифицированы. Вот почему геном фугу служит удобной моделью для генетического анализа.

Протовирусы

При расшифровке ДНК было обнаружено, что помимо собственного генетического материала в геноме человека присутствует большое число геномов вирусов, которые когда-то давно попали в него и там остались. Эти «молекулярные останки» были названы протовирусами.

Мы очень мало знаем об их биологической роли, но удивительно и крайне интересно то, что у обезьян эндогенных вирусов намного меньше или нет вообще. Получается, что по чужеродным элементам генома человек от обезьян отличается гораздо сильнее, чем по самим генам. Это дало основание одному из известных исследователей генома академику Е. Д. Свердлову высказать мысль о том, что вирусы могли сыграть важную роль в «очеловечивании» обезьяны.

По словам некоторых ученых, эти «спящие» вирусы могут в любую минуту “проснуться” и принести смертоносные эпидемии. В частности, существует гипотеза, что ВИЧ всегда жил в нас, а потом мутировал и приобрел патогенные свойства, которыми изначально не обладал. То же самое, как предполагают некоторые ученые, происходило и с вирусами бубонной чумы, холеры, тифа, гриппа.

Упаковка ДНК в хромосому

Молекулярную основу генома составляет молекула ДНК — знаменитая «нить жизни», состоящая у человека из более чем 3 млрд. пар нуклеотидов, соединенных между собой в длинные нити. Установлено, что длина одной молекулы ДНК в человеческой клетке составляет около 2 метров. ДНК содержится в хромосоме, а каждая клетка человека содержит 23 пары хромосом. Если учесть, что тело взрослого человека состоит из примерно 50 триллионов клеток (5-1013), то общая длина всех молекул ДНК в организме — около 1011 км, что в тысячи раз превышает расстояние от Земли до Солнца!

Каким же образом такие длинные молекулы могут умещаться в маленьком ядре клетки? Это возможно, во-первых, благодаря тому, что поперечные размеры молекулы ДНК составляют всего 2 нм, а во-вторых, благодаря удивительно точному механизму упаковки ДНК.

ДНК в хромосомах чрезвычайно хитроумно уложена в комплексе со специальными ядерными белками, которые называются гистонами. На рисунке изображена приблизительная схема упаковки ДНК.

Рис 195. Схема укладки молекул ДНК в хромосомах

Достойна восхищения и плотность записи данных в ДНК: всего в 8 кубических микронах этой удивительной молекулы содержится 750 Мб генетической информации. Возможно, в будущем биомолекулярная память на основе ДНК позволит хранить в объеме современной “флэшки” 250 миллиардов гигабайт. Что можно записать в такую память? Ну, например, геномы всех когда-либо живших на Земле людей с 30-часовыми видеороликами из жизни каждого.

<< | >>
Источник: Мария Рыбалкина. НАНОТЕХНОЛОГИИдля всех. 2005

Еще по теме Некоторые сведения о человеческом геноме:

  1. ЧЕЛОВЕК И МЕГАТЕНДЕНЦИИ ГЛОБАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ В XXI ВЕКЕ
  2. Биологический вид как предполагаемый субъект когнитивной активности
  3. Старение организма п продолжительность жизни
  4. Западные люди поступают в школу
  5. Некоторые сведения о человеческом геноме
  6. 4.6. Самосознание
  7. 1.8 Данные независимых методов