Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

DNA

No description
by

Przemysław Luśnia

on 10 January 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of DNA

Kilka sów mądrości o DNA Wstęp: Jak stworzyć zwierza? Pytania Ale co to właściwie jest DNA? na które odpowiemy: A nukleotyd? Tyle słyszy się o genach - czym jest gen? Na początek:
co to jest nukleotyd? zasada azotowa + cukier prosty + reszta (fosforanowa) O P O O O C C C C C O N N N H2N HN O N N N H2N HN O P O O O C C C Skład chemiczny nukleotydu: rys. 1 przykład Guaniny 5 nukleotydów 1. Adenina Które sa połaczone w taki sposób (ATCG to skróty nazw nukleotydów): 4. Tymina 3. Guanina 2. Cytozyna 5. Uracyl słabe wiązania wodorowe Co to jest DNA? Z rys. 2 wnioskujemy: Jest to wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny rys. 2 rys. 3 DNA tworzące chromosom (podobne do przykładu guaniny) Gdzie jest DNA... rys. 4 nucleus (jądro) DNA znajduje się w jądrze komórkowym (u eukariontów) w postaci 46 chromosomów ...i jakie spełnia funkcje? Za pomocą nukleotydów programuje budulec organizmu, tj. białka budujące organizm Jak DNA programuje produkcję białek? 1) rozerwanie słabych wiazań wodorowych między nukleotydami z 1 rzędu "drabiny DNA"i transkrypcja DNA - gen replikuje w nić RNA 2) RNA opuszcza jądro 3) Rybosom w cytoplaźmie przechwytuje RNA rys. 5 fragment pojedynczej nici RNA Naprawdę to teraz programujmy, czyli rybosomy jako maszyny do produkcji białek OK, programujmy: Luśnia & Ryndak 3 nukleotydy z RNA programują 1 aminokwas przykład: CAA, CAG, ... = glutamina, AGU, UCU, ... = seryna nić RNA jest sczytywana w rybosomie GEN Białko n * 3 wyrazów WEJŚCIE: WYJŚCIE: Co to jest gen? Gen jest to fragment DNA odpowiedzialny za produkcję 1 białka. 1 gen = 1 nić RNA = 1 ucieczka RNA z jądra do rybosomu = 1 białko Różne geny produkują białka o różnej wielkości i kształcie z całego genu (wielu aminokwasów) uzyskujemy 1 białko na wyjściu rys. 6 3 nukleotydy -> aminokwas aminokwasy z 1 nici -> białko białko + inne zw. chemiczne -> komórka komórki -> tkanka tkanki -> organ organy -> organizm Recepta na zwierza Zwierz Czy da się wykorzystać DNA w informatyce? Komputer DNA Wykorzystuje DNA, biochemię i biologię molekularną aby wykonywać obliczenia.

Informacje zakodowane są w postaci łańcuchów DNA.

Bramki logiczne realizowane są za pomocą enzymów.

Nowa informacja następuje na wskutek reakcji chemicznych między łańcuchami.

Wynik obliczeń działania otrzymywany jest jedynie z pewnym prawdopodobieństwem. Doświadczenie Adlemana Leonard Adleman – amerykański profesor nauk informatycznych oraz biologi molekularnej.
Udowodnił koncepcję wykorzystania DNA do wykonywania obliczeń.
Za pomocą DNA rozwiązał problem komiwojażera dla 7 miast i 13 dróg między nimi Doświadczenie Adlemana W eksperymencie tym każde miasto to losowy łańcuch DNA o długości 20. Droga między dwoma miastami to łańcuch DNA o długość 20 stanowiący komplementarne dopełnienie miast. Połowa drogi pokrywa się z pierwszym miastem a druga z drugim.
Miliardy łańcuchów umieszczono w probówce i wymieszano
Łańcuchy łączą się z sobą tworząc wszystkie istniejące ścieżki od miasta 1 do 7.
Stosowane są reakcje chemiczne które eliminują rozwiązania nie spełniające warunków. Zalety obliczeń przy użyciu DNA Olbrzymie możliwości zrównoleglenia obliczeń
Obliczenia za pomocą DNA dla pewnych szczególnych problemów są szybsze niż tradycyjne metody
DNA można wykorzystać jako bardzo kompaktowy magazyn danych – jeden gramDNA to około 10 do ósmej terabajta Wady obliczeń przy użyciu DNA Badania w tej dziedzinie są w bardzo wczesnym stadium
Jest wiele nierozwiązanych jeszcze problemów
Niewiele zaproponowanych rozwiązań Czy da się wykorzystać DNA w kryptografi? Kryptografia i steganografia Kryptografia z greckiego „ukryty”, polega na ukrywaniu informacji w innych danych. Celem jest uniemożliwienie postronnym odczytania ukrytych danych i w ogóle dowiedzenia się o ich istnieniu. badanie i stosowanie technik bezpiecznego komunikowania się w obecności osób trzecich. Polega na konstruowaniu i analizowaniu algorytmów szyfrujacych uniemożliwiajacych zrozumienie przekazywanej informacji przez osoby postronne. Steganografia Steganografia DNA Użycie metod steganograficznych jest kuszące ze względu na ich prostotę

Jedna z metod polega na wzięciu wejściowych niezakodowanych włókien DNA, oznaczeniu ich włóknem z sekretnym kodem a następnie ukrycie ich pomiędzy losowymi włóknami mającymi na celu odciągnięcie uwagi od tekstu wejściowego. Steganografia DNA Tekst wejściowy jest otrzymywany w procesie hybrydyzacji z dopełnienem w postaci sekretnego klucza.
Jeżeli osoba która przechwyci tę informację nie zna klucza to musiałaby przeanalizować wszystkie włókna, łącznie z rozpraszającymi losowymi włóknami.

Metody steganograiczne DNA nie są jednak wystarczająco bezpieczne i racjonalne założenie o entropi ukrytej wiadomości pozwala na jej przechwycenie.

Można stosować te metody przy założeniu że postronna osoba nie jest świadoma istnienia danych. Jeżeli nie możemy tego założyć to należy stosować kryptografię. Kryptografia DNA Kryptografia DNA często bazuje na klasycznej kryptografii. Można symulować algorytmy takie jak RSA, DES, AES
Uproszczony algorytm:
Przygotowanie niezaszyfrowanego tekstu
Dopasowanie go do nukleotydów.
Np. litera A -> CCA, B-> GTT itd. Algorytm One Time Pad (OTP) Pad - sekretny klucz kodujący wiadomość
Musi być dłuższy lub równy szyfrowanemu tekstowi
Musi być całkowicie losowy
Jeden klucz wykorzystywany jest do szyfrowania tylko jednej wiadomości (późniejnależy go zniszczyć)

Jeżeli spełnia powyższe warunki to nie możliwym jest odkodować zaszyfrowaną wiadomość co zostało udowodnione przez Claude Shannona.

Włókna DNA służą jako dużych rozmiarów pady. Jest to przewaga kryptografi DNA nad klasycznymi metodami ponieważ pad DNA może zawierać olbrzymie ilości informacji. Kryptografia DNA z podstawieniem Metoda ta wykorzystuje zwykły tekst oraz tablicę definiującą losowe mapowaniezwykłego tekstu na tekst zaszyfrowany

Wejściowe włókno DNA o długości n jest podzielone na krótsze słowa o stałej długości.

Następnie z wykorzystaniem tablicy do krótkich wyrazów przypisywane są odpowiadającesłowa zaszyfrowane tak że istnieje unikalne odwrotne mapowanie Technologie DNA chip PCR biochemiczna metoda służąca do replikacji fragmentu DNA, potrafiąca wygenerować nawet milion kopi. Jest to reakcja łańcuchowa polimerazy DNA na wskutek naprzemiennego podgrzewania i ochładzania kwasu deoksyrbonukleinowaego. mikromacierz, płytka na którą naniesione są w regularnych odstępach miejsca zawierające różniące się od siebie sekwencją fragmenty DNA. Szyfrowanie obrazów przy pomocy DNA Wykorzystuje się chip DNA i bibliotekę one-time padów zgromadzoną w długim włóknie DNA. Chip przechowuje unieruchomione sekwencje DNA w adresowalnej tablicy. Wiele kopi tej samej sekwencji zgrupowane są w jeden mikroskopijny pixel. Szyfrowanie obrazów przy pomocy DNA Oznaczone fluorescencyjnie włókna DNA przygotowane metodą podstawiania są hybrydyzowane z komplementarnymi sekwencjami umieszczonymi na chipie DNA. Część zaszyfrowana nie jest połączona z sekwencją na chipie i jest oddzielona od części informacji wejściowej fotonietrwałą podstawą. Chip pokrywa się foto maską z przezroczystymi obszarami. Obraz na wejściu Szyfrowanie obrazów przy pomocy DNA Na chip, przygotowany według wcześniejszego opisu świeci się latarką. Obszary nieukryte pod maską są oświetlone i część zaszyfrowana rozszczepia się z częścią wejściową. Zaszyfrowane włókna oznaczone fluoroforem są zbierane i przedstawiane jako zaszyfrowana wiadomość. Procedura szyfrowania Szyfrowanie obrazów przy pomocy DNA Na chip, przygotowany według wcześniejszego opisu świeci się latarką. Obszary nieukryte pod maską są oświetlone i część zaszyfrowana rozszczepia się z częścią wejściową. Zaszyfrowane włókna oznaczone fluoroforem są zbierane i przedstawiane jako zaszyfrowana wiadomość. deszyfrowanie
Full transcript