Begreberne Biologi – 1. Canadiske Udgave

I 1950’erne, Francis Crick og James Watson arbejdet sammen på University of Cambridge, England, for at fastlægge strukturen af DNA. Andre forskere, såsom Linus Pauling og Maurice .ilkins, undersøgte også aktivt dette felt., Pauling havde opdaget den sekundære struktur af proteiner ved hjælp af røntgenkrystallografi. Røntgenkrystallografi er en metode til undersøgelse af molekylstruktur ved at observere mønstre dannet af røntgenstråler skudt gennem en krystal af stoffet. Mønstrene giver vigtige oplysninger om strukturen af molekylet af interesse. I labilkins ‘ laboratorium brugte forsker Rosalind Franklin røntgenkrystallografi til at forstå strukturen af DNA. Watatson og Crick var i stand til at sammenstykke puslespillet af DNA-molekylet ved hjælp af Franklins data (figur 9.2)., Watatson og Crick havde også vigtige oplysninger fra andre forskere som Chargaffs regler. Chargaff havde vist, at af de fire typer af monomerer (nukleotider) er til stede i et DNA-molekyle, to typer var altid til stede i lige store mængder, og de resterende to typer var også altid til stede i lige store mængder. Dette betød, at de altid var parret på en eller anden måde. I 1962 blev James .atson, Francis Crick og Maurice .ilkins tildelt Nobelprisen i medicin for deres arbejde med at bestemme DNA-strukturen.,

lad os Nu overveje strukturen i de to typer af nukleinsyrer, deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). Byggestenene i DNA nukleotider, der består af tre dele: en deoxyribose (5-carbon sukker), en fosfatgruppe og en kvælstofholdig base (Figur 9.3). Der er fire typer nitrogenholdige baser i DNA., Adenine (A) and guanine (G) are double-ringed purines, and cytosine (C) and thymine (T) are smaller, single-ringed pyrimidines. The nucleotide is named according to the nitrogenous base it contains.

fosfat gruppe af en nukleotid obligationer, der er kovalent med sukker-molekyle i den næste nukleotid, og så videre, danner en lang polymer af nukleotid-monomerer. Sukker-fosfatgrupperne stiller sig op i en” rygrad ” for hver enkelt DNA-streng, og nukleotidbaserne stikker ud fra denne rygrad. Carbonatomer af fem-carbon sukker er nummereret med uret fra O oxygenygen som 1′, 2′, 3′, 4′, og 5′ (1 ‘læses som ” en prime”)., Phosphatgruppen er bundet til 5 ‘carbon af et nukleotid og 3’ carbon af det næste nukleotid. I sin naturlige tilstand er hvert DNA-molekyle faktisk sammensat af to enkeltstrenge, der holdes sammen langs deres længde med hydrogenbindinger mellem baserne.

Watatson og Crick foreslog, at DNA ‘ et består af to tråde, der er snoet rundt om hinanden for at danne en højrehåndet Heli., kaldet en dobbelt Heli.. Base-parring finder sted mellem en purin og pyrimidin: nemlig et par med T, og G par med C., Adenin og thymin er med andre ord komplementære basepar, og cytosin og guanin er også komplementære basepar. Dette er grundlaget for Chargaffs regel; på grund af deres komplementaritet er der lige så meget adenin som thymin i et DNA-molekyle og lige så meget guanin som cytosin. Adenin og thymin er forbundet med to hydrogenbindinger, og cytosin og guanin er forbundet med tre hydrogenbindinger., De to strenge er anti-parallelle i naturen; det vil sige, en streng vil have 3′ carbon af sukkeret i “opadgående” position, mens den anden streng vil have 5’ carbon i opadgående position. Diameteren af DNA-dobbelt Heli .en er ensartet i hele, fordi en purin (to ringe) altid parres med en pyrimidin (en ring), og deres kombinerede længder er altid ens. (Figur 9.4).

Der er en anden nukleinsyre i alle celler, der kaldes ribonukleinsyre, eller RNA. Ligesom DNA er RNA en polymer af nukleotider. Hver af nukleotiderne i RNA består af en nitrogenholdig base, et sukker med fem kulstof og en fosfatgruppe. I tilfælde af RNA er fem-carbon sukkeret ribose, ikke deo .yribose., Ribose har en hydro .ylgruppe ved 2′ carbon, i modsætning til deo .yribose, som kun har et hydrogenatom (figur 9.5).

RNA-nukleotiderne indeholder de kvælstofholdige baser adenin, cytosin og guanin., De indeholder imidlertid ikke thymin, som i stedet erstattes af uracil, symboliseret med et “U.” RNA findes som et enkeltstrenget molekyle snarere end en dobbeltstrenget Heli.. Molekylærbiologer har navngivet flere slags RNA på grundlag af deres funktion. Disse omfatter messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) og ribosomalt RNA (rRNA)—molekyler, der er involveret i produktionen af proteiner fra DNA-koden.,

hvordan DNA er arrangeret i cellen

DNA er et arbejdsmolekyle; det skal replikeres, når en celle er klar til at opdele, og det skal “læses” for at producere molekylerne, såsom proteiner, for at udføre cellens funktioner. Af denne grund er DNA ‘ et beskyttet og pakket på meget specifikke måder. Derudover kan DNA-molekyler være meget lange. Stretched end-to-end ville DNA-molekylerne i en enkelt human celle komme til en længde på cirka 2 meter., DNA ‘ et til en celle skal således pakkes på en meget ordnet måde for at passe og fungere inden for en struktur (cellen), der ikke er synlig for det blotte øje. Kromosomerne af prokaryoter er meget enklere end eukaryoter i mange af deres egenskaber (figur 9.6). De fleste prokaryoter indeholder et enkelt, cirkulært kromosom, der findes i et område i cytoplasmaet kaldet nukleoid.

størrelsen af genomet i en af de mest velundersøgte prokaryotes, Escherichia coli, er 4,6 millioner basepar, der vil strække sig i en afstand af cirka 1,6 mm, hvis strakt ud. Så hvordan passer det ind i en lille bakteriecelle? DNA ‘ et er snoet ud over den dobbelte Heli.i det, der kaldes supercoiling., Nogle proteiner er kendt for at være involveret i supercoiling; andre proteiner og en .ymer hjælper med at opretholde den supercoiled struktur.eukaryoter, hvis kromosomer hver består af et lineært DNA-molekyle, anvender en anden type pakningsstrategi for at passe deres DNA inde i kernen. På det mest basale niveau vikles DNA omkring proteiner kendt som histoner for at danne strukturer kaldet nukleosomer. DNA ‘ et er viklet tæt omkring histonkernen. Dette nukleosom er knyttet til det næste ved en kort DNA-streng, der er fri for histoner., Dette er også kendt som” perler på en streng “struktur; nukleosomerne er” perlerne “og de korte længder af DNA mellem dem er” strengen.”Nukleosomerne, med deres DNA snoet omkring dem, stabler kompakt på hinanden for at danne en 30 nm bred fiber. Denne fiber er yderligere spolet ind i en tykkere og mere kompakt struktur. På metafasestadiet af mitose, når kromosomerne er opstillet i midten af cellen, er kromosomerne mest komprimerede. 700 nm i bredden og findes i forbindelse med stilladsproteiner.,

i interfase har fasen af cellecyklussen mellem mitoser, hvor kromosomerne dekondenseres, eukaryote kromosomer to forskellige regioner, der kan skelnes ved farvning. Der er en tætpakket region, der pletter mørkt og en mindre tæt region. De mørkt farvningsregioner indeholder normalt gener, der ikke er aktive, og findes i regionerne centromere og telomerer. De let farvende regioner indeholder normalt gener, der er aktive, med DNA pakket omkring nukleosomer, men ikke yderligere komprimeret.,

Section Summary

The model of the double-helix structure of DNA was proposed by Watson and Crick., DNA-molekylet er en polymer af nukleotider. Hver nukleotid består af en nitrogenholdig base, et sukker med fem kulstof (deo .yribose) og en fosfatgruppe. Der er fire nitrogenholdige baser i DNA, to puriner (adenin og guanin) og to pyrimidiner (cytosin og thymin). Et DNA-molekyle består af to tråde. Hver streng er sammensat af nukleotider bundet sammen kovalent mellem fosfatgruppen af den ene og DEO .yribosesukkeret i den næste. Fra denne rygrad strækker baserne. Baserne af en streng binder til baserne af den anden streng med hydrogenbindinger., Adenin binder altid med thymin, og cytosin binder altid med guanin. Bindingen får de to tråde til at spiral rundt om hinanden i en form kaldet en dobbelt Heli.. Ribonukleinsyre (RNA) er en anden nukleinsyre, der findes i celler. RNA er en enkeltstrenget polymer af nukleotider. Det adskiller sig også fra DNA, idet det indeholder sukker ribose, snarere end deo .yribose, og nukleotid uracil snarere end thymin. Forskellige RNA-molekyler fungerer i processen med at danne proteiner fra den genetiske kode i DNA.prokaryoter indeholder et enkelt, dobbeltstrenget cirkulært kromosom., Eukaryoter indeholder dobbeltstrengede lineære DNA-molekyler pakket ind i kromosomer. DNA-Heli .en vikles rundt om proteiner for at danne nukleosomer. Proteinspolerne rulles yderligere, og under mitose og meiose bliver kromosomerne endnu mere stærkt opviklet for at lette deres bevægelse. Kromosomer har to forskellige regioner, som kan skelnes ved farvning, afspejler forskellige grader af emballage og bestemmes af, om DNA ‘ et i en region udtrykkes (euchromatin) eller ej (heterochromatin).,