Что такое ДНК?

Анализ ДНК: решение всех наших проблем?

Большинство людей много знают о ДНК. Или, скорее, так считают, потому что смотрят детективы и полицейскую хронику или пользуются наборами для определения этнического происхождения по ДНК, получившими широкую известность в последние годы. Анализ ДНК можно использовать для решения множества задач, поэтому люди ошибочно считают, что он позволит снять все научные проблемы. Анализ ДНК оказался удивительно полезен в судебно-экспертном и криминалистическом контексте для установления личности людей, а также для доказательства связи преступников с местами преступления. Однако у этого анализа есть и ограничения, особенно в судебной антропологии. Одно из важнейших состоит в том, что для установления личности человека по ДНК из его останков необходим образец, взятый у близкого родственника, — это требуется для сопоставления ДНК. Получить такой образец не всегда возможно. Кроме того, сохранность ДНК зависит от условий и контекста: со временем при жаркой погоде и в почвах определенных типов она может разрушаться. Еще одну проблему представляет загрязнение ДНК человека молекулами других людей. Чтобы этого не допустить, необходимы строгие меры предосторожности как при извлечении и обработке останков, так и в лаборатории. Наконец, анализ ДНК является разрушающим методом. Поэтому он не может ответить на все вопросы. Тем не менее анализ ДНК совершил революцию в исследовании мест преступления и широко применяется в судебно-экспертном и криминалистическом контексте. Сейчас мы наблюдаем бурное развитие методик анализа ДНК — в особенности значительно деградировавшей древней ДНК, — что позволит сделать такой анализ более доступным, в том числе по стоимости.

Что такое ДНК?

Генетическая информация организма содержится в дезоксирибонуклеиновой кислоте, или ДНК. Большинству из нас знакома знаменитая двойная спираль ДНК. Молекула ДНК состоит из двух цепочек, звенья которых носят название нуклеотиды. В состав каждого нуклеотида входит молекула сахара (дезоксирибозы в ДНК и рибозы в РНК), остаток фосфорной кислоты и азотистое основание.

Структура нуклеотида. Авторское право — Википедия

Существует четыре типа азотистых оснований:

• аденин (А);
• тимин (Т);
• цитозин (Ц);
• гуанин (Г).

Именно порядок, или последовательность, этих оснований определяет так называемый генетический код. В двойной цепочке ДНК азотистые основания расположены друг напротив друга, а в пары они всегда объединены следующим образом:

• А с Т (А-Т или Т-А);
• Ц с Г (Ц-Г или Г-Ц).

Каждая пара называется парой нуклеотидов (п. н.), а длина последовательности ДНК измеряется числом этих пар нуклеотидов.

Структура ДНК и РНК. Авторское право — Википедия

Каждая животная клетка окружена клеточной мембраной и содержит особую структуру — ядро. Пространство между ядром и клеточной мембраной называется «цитоплазма» и состоит из гелеобразного раствора, в котором плавают различные клеточные структуры (органеллы).

* Расположение ДНК в животной клетке. Авторское право — Консультативный комитет по биоэтике, Великобритания*

ДНК организма (то есть геном) присутствует в двух местах:

1. ядро клетки (ядерная ДНК, яДНК);
2. одна из органелл цитоплазмы, митохондрия (митохондриальная ДНК, мтДНК).

Ядерная ДНК организована в виде структурных единиц, называемых хромосомами, хотя они видны только на определенных стадиях клеточного деления. У человека имеется 46 хромосом, разбитых на пары; 1—22-я пары хромосом называются аутосомами, оставшуюся пару образуют половые хромосомы. Эти половые хромосомы содержат информацию о биологическом поле человека (ХХ — женский, XY — мужской). Поскольку у большинства мужчин имеется Y-хромосома, ее наличие в клетке можно считать показателем мужского биологического пола.

Митохондрии необходимы для клеточного дыхания — процесса, в ходе которого клетки вырабатывают энергию из питательных веществ. В каждой клетке может иметься до сотни митохондрий — в зависимости от метаболических потребностей ткани. В свою очередь, в каждой митохондрии имеются сотни одинаковых копий ее собственной ДНК — митохондриальной ДНК, кольцевой молекулы размером всего 16 569 п. н. В среднем каждая клетка содержит в 1000 раз больше копий митохондриальной ДНК, чем ядерной ДНК, что повышает вероятность ее извлечения из деградировавших образцов. При этом мтДНК передается исключительно по материнской линии, так как мужские митохондрии не проникают в яйцеклетку при оплодотворении. Как следствие, источником мтДНК зиготы служат только мтДНК из митохондрий в цитоплазме яйцеклетки (то есть материнских).

Рассмотрите трехмерную модель ДНК в разделе «См. также» ниже, а затем перейдите к следующему этапу, чтобы узнать, как ДНК используется в судебно-экспертных исследованиях.

Трехмерная модель ДНК, предоставленная T-FLEX CAD ST.