Concepts of Biology – 1st Canadian Edition (Svenska)

på 1950-talet.Francis Crick och James Watson arbetade tillsammans vid University of Cambridge, England, för att bestämma DNA-strukturen. Andra forskare, som Linus Pauling och Maurice Wilkins, utforskade också aktivt detta område., Pauling hade upptäckt den sekundära strukturen av proteiner med röntgenkristallografi. Röntgenkristallografi är en metod för att undersöka molekylär struktur genom att observera de mönster som bildas av röntgenstrålar som skjuts genom en kristall av ämnet. Mönstren ger viktig information om strukturen hos molekylen av intresse. I Wilkins labb använde forskaren Rosalind Franklin röntgenkristallografi för att förstå DNA-strukturen. Watson och Crick kunde pussla ihop DNA-molekylens pussel med hjälp av Franklins data (figur 9.2)., Watson och Crick hade också viktiga delar av information tillgänglig från andra forskare som Chargaffs regler. Chargaff hade visat att av de fyra typerna av monomerer (nukleotider) som finns i en DNA-molekyl, var två typer alltid närvarande i lika stora mängder och de återstående två typerna var också alltid närvarande i lika stora mängder. Detta innebar att de alltid var parade på något sätt. År 1962 tilldelades James Watson, Francis Crick och Maurice Wilkins Nobelpriset i medicin för sitt arbete för att bestämma DNA-strukturen.,

låt oss nu överväga strukturen hos de två typerna av nukleinsyror, deoxiribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA). Byggstenarna av DNA är nukleotider, som består av tre delar: en deoxiribos (5-kolsocker), en fosfatgrupp och en kvävebas (figur 9.3). Det finns fyra typer av kvävebaser 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.

fosfatgruppen för en nukleotidbindning kovalent med sockermolekylen för nästa nukleotid, och så vidare, bildar en lång polymer av nukleotidmonomerer. Sockerfosfatgrupperna radas upp i en ”ryggrad” för varje enskild DNA-sträng, och nukleotidbaserna sticker ut från denna ryggrad. Kolatomerna i fem-kol socker är numrerade medurs från syret som 1′, 2′, 3′, 4′, och 5 ’(1’ läses som ”en prime”)., Fosfatgruppen är fäst vid 5 ’kol av en nukleotid och 3’ kol av nästa nukleotid. I sitt naturliga tillstånd består varje DNA-molekyl faktiskt av två enskilda strängar som hålls samman längs deras längd med vätebindningar mellan baserna.

Watson och Crick föreslog att DNA: t består av två strängar som vrids runt varandra för att bilda en högerhänt helix, kallad en dubbel helix. Basparning sker mellan en purin och pyrimidin: nämligen ett par med T och g par med C., Med andra ord är adenin och tymin komplementära baspar, och cytosin och guanin är också kompletterande baspar. Detta är grunden för Chargaffs regel; på grund av deras komplementaritet finns det lika mycket adenin som tymin i en DNA-molekyl och lika mycket guanin som cytosin. Adenin och tymin är förbundna med två vätebindningar, och cytosin och guanin är förbundna med tre vätebindningar., De två strängarna är antiparallella i naturen; det vill säga en sträng kommer att ha 3 ’kol av sockret i ”uppåt” läge, medan den andra strängen kommer att ha 5 ’ kol i uppåtgående läge. Diametern av DNA dubbel helix är likformig hela eftersom en purin (två ringar) alltid par med en pyrimidin (en ring) och deras kombinerade längder är alltid lika. (Figur 9.4).

det finns en andra nukleinsyra i alla celler som kallas ribonukleinsyra eller RNA. Liksom DNA är RNA en polymer av nukleotider. Var och en av nukleotiderna i RNA består av en kvävebas, ett femkolssocker och en fosfatgrupp. När det gäller RNA är femkolssockret ribos, inte deoxiribos., Ribos har en hydroxylgrupp vid 2 ’ kolet, till skillnad från deoxiribos, som bara har en väteatom (figur 9.5).

RNA-nukleotider innehåller kvävebaserna adenin, cytosin och guanin., De innehåller dock inte tymin, som istället ersätts av uracil, symboliserad av ett ” U. ” RNA existerar som en enkelsträngad molekyl snarare än en dubbelsträngad helix. Molekylärbiologer har namngett flera typer av RNA på grundval av deras funktion. Dessa inkluderar messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) och ribosomal RNA (rRNA)—molekyler som är involverade i produktionen av proteiner från DNA-koden.,

hur DNA är ordnat i cellen

DNA är en arbetsmolekyl; det måste replikeras när en cell är redo att dela upp, och det måste ”läsa” för att producera molekylerna, såsom proteiner, för att utföra cellens funktioner. Av denna anledning skyddas och förpackas DNA på mycket specifika sätt. Dessutom kan DNA-molekyler vara mycket långa. Sträckt end-to-end, DNA-molekylerna i en enda mänsklig cell skulle komma till en längd av ca 2 meter., Således måste DNA för en cell förpackas på ett mycket beställt sätt för att passa och fungera inom en struktur (cellen) som inte är synlig för blotta ögat. Kromosomerna av prokaryoter är mycket enklare än de hos eukaryoter i många av deras egenskaper (figur 9.6). De flesta prokaryoter innehåller en enda cirkulär kromosom som finns i ett område i cytoplasman som kallas nukleoiden.

genomets storlek i en av de mest väl studerade prokaryoterna, Escherichia coli, är 4,6 miljoner baspar, vilket skulle förlänga ett avstånd på ca 1,6 mm om det sträcktes ut. Så hur passar detta in i en liten bakteriecell? DNA: t vrids bortom den dubbla helixen i det som kallas supercoiling., Vissa proteiner är kända för att vara involverade i supercoiling; andra proteiner och enzymer hjälper till att upprätthålla den superkolade strukturen.

eukaryoter, vars kromosomer består av en linjär DNA-molekyl, använder en annan typ av förpackningsstrategi för att passa deras DNA inuti kärnan. På den mest grundläggande nivån lindas DNA runt proteiner som kallas histoner för att bilda strukturer som kallas nukleosomer. DNA: t lindas tätt runt histonkärnan. Denna nukleosom är kopplad till nästa med en kort sträng av DNA som är fri från histoner., Detta är också känt som ”pärlorna på en sträng” struktur; nukleosomerna är ”pärlorna” och de korta längderna av DNA mellan dem är ”strängen.”Nukleosomerna, med deras DNA lindade runt dem, staplar kompakt på varandra för att bilda en 30-nm bred fiber. Denna fiber lindas vidare till en tjockare och mer kompakt struktur. Vid metafasfasen av mitos, när kromosomerna är uppradade i mitten av cellen, är kromosomerna mest komprimerade. De är ungefär 700 nm i bredd och finns i samband med byggnadsställningar proteiner.,

i interfas, fasen av cellcykeln mellan mitoser vid vilka kromosomerna dekondenseras, har eukaryotiska kromosomer två distinkta regioner som kan särskiljas genom färgning. Det finns en tätt förpackad region som fläckar mörkt och en mindre tät region. De mörka färgningsområdena innehåller vanligtvis gener som inte är aktiva och finns i regionerna centromere och telomerer. De lättfärgade områdena innehåller vanligtvis gener som är aktiva, med DNA förpackade runt nukleosomer men inte ytterligare komprimerade.,

Section Summary

The model of the double-helix structure of DNA was proposed by Watson and Crick., DNA-molekylen är en polymer av nukleotider. Varje nukleotid består av en kvävebas, ett femkolssocker (deoxiribos) och en fosfatgrupp. Det finns fyra kvävebaser i DNA, två puriner (adenin och guanin) och två pyrimidiner (cytosin och tymin). En DNA-molekyl består av två strängar. Varje sträng består av nukleotider bundna tillsammans kovalent mellan fosfatgruppen av en och deoxiribos socker av nästa. Från denna ryggrad förläng baserna. Baserna för en strängbindning till baserna för den andra strängen med vätebindningar., Adenin binds alltid med tymin, och cytosin binds alltid med guanin. Bindningen orsakar de två strängarna att spiral runt varandra i en form som kallas en dubbel helix. Ribonukleinsyra (RNA) är en andra nukleinsyra som finns i celler. RNA är en enkelsträngad polymer av nukleotider. Det skiljer sig också från DNA genom att det innehåller sockerribos, snarare än deoxiribos, och nukleotid uracil snarare än tymin. Olika RNA-molekyler fungerar i processen att bilda proteiner från den genetiska koden i DNA.

prokaryoter innehåller en enda, dubbelsträngad cirkulär kromosom., Eukaryoter innehåller dubbelsträngade linjära DNA-molekyler förpackade i kromosomer. DNA-helixen är insvept runt proteiner för att bilda nukleosomer. Proteinspolarna spolas vidare, och under mitos och meios blir kromosomerna ännu mer lindade för att underlätta deras rörelse. Kromosomer har två olika regioner som kan särskiljas genom färgning, vilket återspeglar olika grader av förpackningar och bestäms av huruvida DNA i en region uttrycks (eukromatin) eller inte (heterokromatin).,