Секвенирование ДНК (ЕГЭ-ОГЭ)
Секвени́рование ДНК — это метод, с помощью которого устанавливают последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, что даёт возможность исследовать генетическую информацию организмов. Данный способ является основополагающим в молекулярной биологии, генетике и биотехнологии.
Описание
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой макромолекулу, выполняющую функции хранения, передачи и реализации генетической информации в живых организмах. Молекулярная структура ДНК имеет форму двойной спирали, образованной двумя полинуклеотидными цепями, скрученными вокруг одной оси.
Нуклеотиды — мономеры, составляющие молекулу ДНК, каждый из которых включает азотистое основание, сахар дезоксирибозу и фосфатную группу. В ДНК выделяют четыре вида азотистых оснований:
Нуклеотиды соединяются между собой фосфодиэфирными связями, формируя полимерные цепи. Две такие полинуклеотидные цепи формируют двойную спираль, стабилизированную водородными связями между комплементарными основаниями:
- Аденин (A) связывается только с тимином (T) двумя водородными связями.
- Гуанин (G) связывается только с цитозином (C) тремя водородными связями.
Цепи в двойной спирали антипараллельны, то есть их направления обратны: одна идёт от 5' → 3', а вторая — от 3' → 5'.
Методы секвенирования
На протяжении долгого времени основным подходом к секвенированию ДНК оставался метод Сэнгера, созданный Фредериком Сэнгером в 1977 году. Суть метода заключается в синтезе новой ДНК-цепи с применением специальных нуклеотидов — дидезоксинуклеозидтрифосфатов (ddNTP), способных прерывать удлинение цепи при их включении.
В ходе реакции образуются фрагменты ДНК различной длины, каждый из которых завершается определённым нуклеотидом. По длине фрагменты разделяют методом электрофореза в полиакриламидном геле. По результатам разделения устанавливают последовательность нуклеотидов исходной молекулы ДНК.
Технологии, называемые секвенированием нового поколения (англ. Next-Generation Sequencing, NGS), дают возможность одновременной расшифровки миллионов фрагментов ДНК. Данный подход существенно ускоряет процедуру и уменьшает затраты на секвенирование, что расширяет перспективы в области геномных исследований, медицинской диагностики и персонализированной медицины.
Заключение
Секвенирование ДНК представляет собой незаменимый инструмент современной биологии, дающий возможность анализировать структуру генома и его функции.
Литература
- В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк. родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
- В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов. Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
- В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
- В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
- А. В. Теремов, Р. А. Петросова. Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
- А. В. Теремов, Р. А. Петросова. Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.