A DNS-technológiát az orvostudományban - studopediya
Inhibitorai mátrix bioszintézis
Van egy nagy csoportja, vegyületek, amelyek gátolják a DNS szintézist, RNS vagy fehérje. Néhány közülük már használják a gyógyászatban a fertőző betegségek kezelésére és daganatos betegségek, és mások számára egy ember erős toxinok. Az utóbbiak közé tartozik a toxin halvány mérges gomba # 945; -amanitin, mely gátolja az eukarióta RNS-polimerázok.
Gátlók hatása mátrix bioszintézis, mint a gyógyszerek alapján:
· Módosítása tömbök (DNS-t vagy RNS-t);
· Protein szintetizáló rendszer (riboszómák);
A központi helyet közöttük tartozik antibiotikumok - a különböző kémiai szerkezetű szerves vegyületek által szintetizált mikroorganizmusok. Rövid információt az antibiotikumok, amelyek gátolják a mátrix szintézis táblázatban mutatjuk be a 7.2.
Antibiotikumok - ingibiruyushie sablon bioszintézis
Inhibitorai replikáció és transzkripció
Daunomicin doxorubicin aktinomicin D-
Beágyazott közötti DNS bázispár, blokkolja a DNS szintézist és RNS a pro- és eukarióta
Gátolják a DNS topoizomeráz felelős a DNS szuperspirálosodását
Bind a bakteriális RNS-polimeráz
Gátolja nyúlás: kötődnek 30S riboszóma alegység és blokkolja a mellékletet az AA-tRNS, hogy az A-Center
Csatlakozik a 50S riboszóma-alegységhez, és gátolja a peptidil-transzferáz aktivitással
Csatlakozik a 50S riboszóma-alegységhez, és gátolja a transzlokáció
Gátolja iniciációs translyatsii.Svyazyvaetsya a 50S riboszóma-alegységhez, ami a hibákat az olvasás a kódolt információ a mRNS
A molekuláris biológia jelentősen befolyásolta a modern orvostudomány: ezek nem csak elmélyítette a megértése a sok betegség okát képezik, hanem hozzájárultak az új megközelítések a diagnózis és a kezelés.
Detektálásához hibák a szerkezet a DNS meg kell izolált biológiai anyagok és az „másolt” (halmozott) elegendő mennyiségben a vizsgálathoz. Mert génterápiás működik szükséges elkülönítése normális gének és azok bevezetése a hibás sejteket, hogy azok kifejezése, amely lehetővé teszi, hogy állítsa vissza a beteg egészségét.
DNS izolálása magában foglalja a gyors sejtlízis, deléciós fragmenseket és membránok a sejtalkotók centrifugálással, pusztulástól proteázok a fehérjék, DNS extrahálás, majd annak kicsapódását. A kiválasztás során nagyon nagy molekulák, ezek tovább daraboltuk restrikciós enzimek segítségével. Az így létrejövő fragmentumokat elektroforézissel elkülönítjük. Száma és hossza a kapott fragmentumokat, és ennek megfelelően, a helyét a sávok a electrophoregram egyedi és különleges, hogy minden egyes ember.
Azonosítása specifikus szekvenciák végezzük Southern-blot Southern hibridizációval. A DNS-fragmenseket vetettük alá denaturálási és szállítására transzfer (blotting) egy sűrű közegben (szűrő vagy membrán). DNS rögzítve a szűrőt hibridizáljuk kis fragmensekből a DNS vagy RNS, amely egy radioaktív (vagy fluoreszcens al.) Mark. Az ilyen fragmensek nevezzük DNS- vagy RNS-próbák. Mintákat komplementer szekvenciákat a próbaként, a hibridizációs meghatározható vizuálisan vagy útján speciális eszközök. A módszert használják diagnosztizálására fertőző betegségek, genetikai hibák, létrehozó expressziója bizonyos gének.
Szekvenálása (meghatározása az elsődleges szerkezet) a DNS-t úgy végezzük, hogy kémiai vagy enzimatikus módszerrel. Maskama és Gilbert módszerrel (kémiai) alapuló kémiai lebomlását DNS. A módszer lényege a következő: az egyik végén a DNS-fragmens jelölt radioaktív vagy fluoreszcens jelölővel. A készítmény jelzett DNS négy részre osztjuk, és mindegyik kezeljük egy reagenst, amely lebontó egy vagy két, a négy bázis, és a reakció feltételeit úgy választjuk meg, hogy minden egyes molekula DNS volt néhány hibák. Az eredmény egy sor jelzett fragmensek, amelyeknek hossza határozza meg a távolságot az alapja elpusztult vége előtt a molekula. A fragmens alakult mind a négy reakció elektroforézisnek vetjük alá négy szomszédos sávokra; akkor töltik azonosítása. A helyzet az ujjlenyomat meg tudja határozni, hogy milyen távolságra a jelzett végén a bázis elpusztult, és tudván, hogy alapot - álláspontját. Tehát egy sor sávok határozzák a DNS nukleotidszekvenciája.
Sanger módszerrel (enzimatikus) modellezése alapján a DNS-polimeráz reakció, ahol a DNS-molekula vizsgálat alatt használjuk templátként. A reakcióelegyhez hozzáadtunk didezoxinukleotidok (OH csoport 3'-helyzetében a pentóz offline). DNS polimeráz a prekurzorok a DNS-be. Azonban, tartalmazza a DNS-t, a módosított nukleotid nem alkotnak foszfodiészter-kötést az alábbi dezoxiribonukleotid. Ennek eredményeként, nyúlása a lánc megáll azon a ponton, ahol csatlakozott a DNS didezoksiribonukleotid. A reakciót végrehajthatjuk egyidejűleg négy különálló csövek, amelyek mindegyike egy négy didezoxinukleotidok és minden 4 dezoxinukleotid trifoszfát (ez általában kapcsolódnak, egy radioaktív vagy fluoreszcens jelölés). Az egyes csövek kialakított egy sor jelzett fragmensek különböző hosszúságú. A hossza függ, ahol a vonalkapcsolt hibás nukleotid. A kapott jelzett DNS fragmenteket egy poliakrilamidgélen, hogy belül egy nukleotid azonosítása végzik, és az elosztó fragmensek mintája a sor négy mintát DNS nukleotidszekvencia.
Előállítása rekombináns DNS és amplifikáció. A készítmény a rekombináns DNKvydelyayut ezen molekulák két különböző forrásból származik. Mindegyik töredezett külön ugyanazt a restrikciós enzimmel. A beavatkozás után, a fűtési és lassan kapott keveréket hűtjük fragmenseket, valamint az eredeti DNS-molekulákat és rekombináns termelt álló DNS-szegmensek tartozó különböző eredeti mintákat. Rekombináns DNS technikákat, lehetővé válik, hogy vizsgálja variációk felelős gének fejlesztése sok betegség. különböző mutációt azonosítani lehet ezen a módon.
Ahhoz, hogy jelentős mennyiségű rekombináns DNS genetikai anyag végzett klónozás. ami arra utal, beillesztése a kívánt DNS-fragmenst egy vektorba molekulát, vektort penetráció biztosítja a rekombináns DNS-t bakteriális sejtekben. Amikor szaporító a transzformált baktériumokat egy kópiaszáma megnő a bejuttatott DNS-fragmens, és a szintézis a bakteriális sejt nem inherens, de nagyon értékes a humán protein termékek. Ily módon, a vakcinák, inzulin, növekedési hormon, véralvadási faktorok, és mások.
Munka nukleotidszekvenciák igényel elegendő anyagot vizsgálatok. Ezért, pre-amplifikált DNS-fragmenseket (növekedés összege). Módszer polimeráz láncreakció (PCR). javasolt 1983 Curry g. Mullis, ez lehetővé teszi specifikus amplifikációs alá in vitro körülmények között bármely DNS-mintákat.
Polimeráz láncreakció zajlik három szakaszból áll:
Az inkubációs keverék, amely tartalmazza a DNS-minta hőmérsékletre melegítjük 90 ° C-on Így 15 másodpercig a megsemmisítése gyenge hidrogénkötések között DNS-szálak, és az egyik a kettős-szálú molekula képződik két egyszálú.
Az inkubációs elegyet 70 ° C-on Ezen a hőmérsékleten, mind polimeráz meghosszabbítja a primert a 3'-végeket. Primereket növekszik a méret a mátrix. Ez a folyamat akkor 90 másodpercen belül. Ennek eredményeként, a DNS mennyisége megduplázódik.
5 '3' 3 '5' 5 '3' 3 '5'
7.2 ábra. Reakcióvázlat polimeráz láncreakció
Az eljárás automatikusan végrehajtásra kerül az egység - a thermal cycler (tsiklizatore, thermocycler). A készülék lehetővé teszi, hogy állítsa be a kívánt ciklusok számát, és válassza ki az optimális idő és hőmérséklet paramétereket. PCR kaphat elegendő számú másolata a DNS, ami arra utal, a mutációk jelenlétét, polimorfizmusok helyek, végezhetjük DNS diagnózis fertőzés betegeknél virális, bakteriális és gombás kórokozók.
8. fejezet
BEVEZETÉS A metabolizmus
Anyagcsere vagy anyagcsere - egy sor kémiai reakciókat a szervezetben, amik biztosítják a anyag és az energia szükséges az élethez. Process metabolizmus kíséretében formában egyszerűbb vegyületek a komplex, nevezett - katabolizmus. Process megy az ellenkező irányba, és vezet végül a képződését összetett termék viszonylag egyszerű - anabolizmust. Anabolikus folyamatok kísérik energiafogyasztás, katabolikus - kiadás.
Anabolikus és katabolizmust nem egy egyszerű átalakítási reakciókat. Anabolikus path különböznie kell a katabolikus útban legalább az egyik enzimatikus reakciók függetlenül szabályozható, és szabályozásával Ezen enzimek aktivitását szabályozza a teljes csillapítás mértéke és a szintézis anyagok. Enzimek, amelyek meghatározzák a sebességet az egész folyamat, az úgynevezett kulcsot.
Ezen túlmenően, az út, amelyen a katabolizmusát egy adott molekula alkalmatlan lehet annak szintézis energia szempontokat. Például hasítás zajlik a májban a glükóz piruvát egy olyan folyamat, amely 11 egymást követő lépések által katalizált specifikus enzimek. Úgy tűnik, hogy a szintézis a glükóz piruvát legyen egyszerű kezelését ezek enzimatikus lépés annak szétesését. Ez az út úgy tűnik első látásra, és a legtermészetesebb és a leggazdaságosabb. A valóságban azonban a bioszintézis glükóz (glükoneogenezis) a májban fordul elő másként. Ez magában foglalja a csak 8 11 enzimatikus lépésből annak bomlási, és a 3. lépésben hiányzó helyébe az abban teljesen más enzimes reakciók sajátos csak e bioszintetikus folyamatban. Továbbá, a reakció a katabolizmus és anabolizmus gyakran membránokkal elválasztott, és előfordulhatnak különböző rekeszek sejtek.
Kompartmentalizációja bizonyos anyagcsere hepatocitán
Glikolízis, sok reakciót glükoneogenezis, aminosavak aktiválása, a zsírsavak szintézisében
Citromsav-ciklus, a légzési lánc szöveti, a zsírsavak oxidációját, oxidatív foszforiláció
Anyagcsere végzi 4 funkció:
1) kémiai energiaellátás a szervezet, ami a hasítási energiában gazdag élelmiszerek anyagok;
2) átalakítás tápanyagok építőelemek, amelyek használják a cella bioszintézisének makromolekulák;
3) Cborka makromolekuláris (biopolimerek) és egy szupramolekuláris szerkezetek egy élő szervezet, a műanyag és az energia, hogy megtartja struktúráját;
4) szintézisét és megsemmisítése a biomolekula, amelyek teljesítéséhez szükséges sejtjeinek specifikus funkcióihoz és a szervezetben.
Pathway - egy olyan szekvenciát kémiai átalakításával egy adott anyag a szervezetben. A során képződő intermediereket az átalakítás, az úgynevezett metabolitok. és az utóbbi vegyületet útvonal - a végtermék. Egy példa a metabolikus út a glikolízis, a koleszterin szintézisét.
Metabolikus ciklus - egy metabolikus út, az egyik végén termékek azonos egyik vegyület részt ebben a folyamatban. A legfontosabb az emberi anyagcsere ciklus a trikarbonsav ciklus (Krebs-ciklus) és karbamid képzési ornitin ciklust.
Szinte az összes metabolikus reakciók végső soron kapcsolódik, mivel a termék egy enzim reakció szubsztrátja a másik, amely szerepet tölt a következő lépés a folyamatban. Így, az anyagcsere lehet képviselt formájában rendkívül komplex hálózatát enzimes reakciók. Ha a tápanyagok áramlását bármelyike része csökken a hálózat, vagy megszakad, a válasz változhat másik része a hálózat úgy, hogy ez az első változás valahogy egyensúlyban, vagy kompenzált. Továbbá mindkét katabolikus és az anabolikus reakciókat úgy állítjuk be, hogy folytatta a leggazdaságosabban, azaz minimális energiafelhasználással és anyagok. Például az oxidációs tápanyagok sejten belül történik olyan sebességgel, amely elegendő ahhoz, hogy eleget tegyen energiaszükségletét a pillanat.