Begreper i Biologi – 1. Kanadiske Edition

I 1950-årene, Francis Crick og James Watson jobbet sammen ved University of Cambridge, England, for å bestemme strukturen av DNA. Andre forskere, som Linus Pauling og Maurice Wilkins, var også aktivt å utforske dette feltet., Pauling hadde oppdaget sekundær struktur av proteiner ved hjelp av X-ray crystallography. X-ray crystallography er en metode for å undersøke molekylære strukturen ved å observere mønstre dannet av X-stråler skutt gjennom en krystall av stoffet. Mønstrene gi viktig informasjon om strukturen av molekylet som er av interesse. I Wilkins’ lab, forsker Rosalind Franklin var ved hjelp av X-ray crystallography å forstå strukturen av DNA. Watson og Crick var i stand til å sette sammen puslespillet av DNA-molekylet ved hjelp av Franklin ‘ s data (Figur 9.2)., Watson og Crick hadde også viktige biter av informasjon som er tilgjengelig fra andre forskere som Chargaff regler. Chargaff hadde vist at av de fire typer monomers (nukleotider), som er tilstede i et DNA-molekyl, to typer var alltid til stede i like mengder og de resterende to typer var også alltid til stede i like mengder. Dette betydde at de var alltid sammen på noen måte. I 1962, James Watson, Francis Crick, og Maurice Wilkins ble tildelt nobelprisen i Medisin for sitt arbeid i å bestemme strukturen av DNA.,

la oss Nå vurdere strukturen av to typer nukleinsyrer, deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonucleic acid (RNA). Byggesteinene i DNA er nukleotider, som består av tre deler: en deoxyribose (5-karbon sukker), en fosfat-gruppen, og en nitrogenholdige base (Figur 9.3). Det finnes fire typer av 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 av ett nukleotid obligasjoner covalently med sukker molekyl av de neste nukleotid, og så videre, og danner en lang polymer av nukleotid monomers. Sukker–fosfat grupper linje opp i en «ryggrad» for hver enkelt strand av DNA, og nukleotid baser stikke ut fra dette ryggraden. Karbon-atomer av fem-karbon sukker er nummerert med klokken fra oksygen som 1′, 2′, 3′, 4′, og 5′ (1′, leses som «en prime»)., Fosfat-gruppen er festet til 5′ carbon av en nukleotid-og 3′ karbonet i neste nukleotid. I sin naturlige tilstand, hver DNA-molekylet er faktisk består av to enkle tråder holdt sammen sin lengde med hydrogen bindinger mellom basene.

Watson og Crick foreslått at DNA er bygd opp av to tråder som er tvunnet rundt hverandre for å danne en høyrehendt helix, kalles en dobbel helix. Base-paring finner sted mellom en purin og pyrimidin: nemlig Et par med T, og G-par med C., Med andre ord, adenine og innhold av tymin er komplementære base-par, og cytosine og guanin er også utfyllende base-par. Dette er grunnlaget for Chargaff er regelen; på grunn av sin gjensidighet, det er så mye adenine som innhold av tymin i et DNA-molekyl, og så mye guanin som cytosine. Adenine og innhold av tymin er koblet sammen av to hydrogen obligasjoner, og cytosine og guanin er forbundet med tre hydrogen obligasjoner., De to tilnærmingene er anti-parallell i naturen; som er en strand vil ha 3′ karbonet av sukker i «oppover» posisjon, mens den andre strand vil ha 5′ karbon i hevet stilling. Diameteren på DNA-dobbel helix er ensartet i hele fordi en purin (to ringesignaler) alltid i par med en pyrimidin (en ring) og deres samlede lengde er alltid lik. (Figur 9.4).

Det er en andre-nukleinsyre i alle celler som kalles ribonucleic acid, eller RNA. Som DNA, RNA er en polymer av nukleotider. Hver av nukleotider i RNA består av en nitrogenholdige base, en fem-karbon sukker og fosfat gruppe. I tilfelle av RNA -, fem-karbon sukker er ribose, ikke deoxyribose., Ribose er en hydroksyl gruppe på 2′ carbon, i motsetning til deoxyribose, som har bare et hydrogenatom (Figur 9.5).

RNA-nukleotider inneholder nitrogenholdige baser adenine, cytosine, og guanin., Men de inneholder ikke innhold av tymin, som er i stedet erstattet med uracil, symbolisert av en «U.» RNA eksisterer som en enkelt-strandet molekyl heller enn en dobbel-strandet helix. Molekylær biologi ha navngitt flere typer RNA-på grunnlag av deres funksjoner. Disse inkluderer budbringer-RNA (mRNA), overførings-RNA (tRNA), og ribosom-RNA (rRNA)—molekyler som er involvert i produksjon av proteiner fra DNA-koden.,

Hvordan DNA Er Ordnet i Cellen

DNA er en arbeider molekyl, det må gjentas når en celle er klar til å dele, og det må være «lese» til å produsere molekyler, slik som proteiner, å utføre funksjoner i cellen. På grunn av dette DNA-et er beskyttet og pakket i svært spesifikke måter. I tillegg, DNA-molekyler som kan bli svært lang. Strukket ende-til-ende, DNA-molekyler i et enkelt menneske celle ville komme til en lengde på ca 2 meter., Dermed DNA for en celle må være pakket inn i en svært bestilt måte å passform og funksjon i en struktur (celle) som ikke er synlig for det blotte øye. Kromosomene i prokaryotes er mye enklere enn de eukaryotes i mange av sine funksjoner (Figur 9.6). De fleste prokaryotes inneholde en enkel, sirkulært kromosom som er funnet i et område i cytoplasma kalt nucleoid.

størrelsen på genomet i en av de mest godt studert prokaryotes, Escherichia coli, er 4,6 millioner base-par, som ville utvide en avstand på ca 1,6 mm hvis strukket ut. Så hvordan passer dette inne i en liten bakterie celle? DNA er vridd utover dobbel helix i det som er kjent som supercoiling., Noen proteiner er kjent for å være involvert i supercoiling; andre proteiner og enzymer bidra til å opprettholde supercoiled struktur.

Eukaryotes, som kromosomene består hver av et lineært DNA-molekyl, som benytter en annen type emballasje strategi for å passe deres DNA inne i kjernen. På det mest grunnleggende nivå, DNA er pakket rundt proteiner kjent som histones til å danne strukturer som kalles nucleosomes. DNA er pakket tett rundt histone kjerne. Dette nucleosome er knyttet til den neste med en kort strand av DNA som er fri for histones., Dette er også kjent som «perler på en snor» struktur; den nucleosomes er «perler», og den korte lengder av DNA mellom dem er «streng.»Det nucleosomes, med sine DNA kveilet rundt dem, stable kompakt på hverandre for å danne en 30-nm–bredt fiber. Dette fiber er videre viklet inn i en tykkere og mer kompakt struktur. På metaphase fasen av cellesyklus, når kromosomene er stilt opp i midten av cellen, kromosomene er på sitt mest komprimeres. De er ca 700 nm i bredde, og er funnet i sammenheng med stillaset proteiner.,

I interphase, den fasen av celle syklus mellom mitoses som kromosomene er decondensed, eukaryote kromosomer har to distinkte områder som kan være preget av farging. Det er en tett pakket regionen som flekker i en gåte, og en mindre tett regionen. Den humoristiske farging regioner vanligvis inneholder gener som ikke er aktive, og er funnet i områder av centromere og telomeres. Lett flekker regioner vanligvis inneholder gener som er aktive, med DNA pakket rundt nucleosomes men ikke videre komprimeres.,

Section Summary

The model of the double-helix structure of DNA was proposed by Watson and Crick., DNA-molekylet er en polymer av nukleotider. Hver enkelt nukleotid består av en nitrogenholdige base, en fem-karbon sukker (deoxyribose), og en fosfat-gruppen. Det er fire nitrogenholdige baser i DNA-et, to puriner (adenine og guanin) og to pyrimidines (cytosine og innhold av tymin). En DNA-molekylet består av to tråder. Hver strand er sammensatt av nukleotider bundet sammen covalently mellom fosfat gruppe av ett og deoxyribose sukker i det neste. Fra dette ryggraden utvide baser. Grunnlaget for en strand bånd til baser på den andre strand med hydrogen obligasjoner., Adenine alltid obligasjoner med innhold av tymin, og cytosine alltid obligasjoner med guanin. Binding fører til at to tråder å spiral rundt hverandre i en form som kalles en dobbel helix. Ribonucleic acid (RNA) er en andre-nukleinsyre som finnes i cellene. RNA er en enkelt-strandet polymer av nukleotider. Det er også forskjellig fra DNA ved at det inneholder sukker ribose, snarere enn deoxyribose, og nukleotid uracil snarere enn innhold av tymin. Ulike RNA-molekyler funksjon i prosessen med å danne proteiner fra den genetiske koden i DNA.

Prokaryotes inneholde en enkel, dobbel-strandet sirkulært kromosom., Eukaryotes inneholder dobbel-strandet lineære DNA-molekyler som er pakket inn i kromosomene. DNA-helix er pakket rundt proteiner dannes nucleosomes. Protein spoler er videre kveilet, og under mitose og meiose, kromosomene bli enda mer sterkt kveilet for å lette deres bevegelse. Kromosomene har to distinkte områder som kan være preget av flekker, noe som gjenspeiler ulik grad av emballasje og bestemmes av om DNA i en region blir uttrykt (euchromatin) eller ikke (heterochromatin).,