Undersøg DNA's dobbelte helixstruktur for at lære, hvordan det organiske kemikalie bestemmer en organisms egenskaber James Watson og Francis Crick revolutionerede studiet af genetik, da de opdagede DNA-strukturen. Encyclopædia Britannica, Inc. Se alle videoer til denne artikel
I det tidlige 19. århundrede blev det bredt accepteret, at alle levende organismer er sammensat af celler, der kun stammer fra vækst og opdeling af andre celler. Forbedringen af mikroskopet førte derefter til en æra, hvor mange biologer foretog intensive observationer af cellernes mikroskopiske struktur. I 1885 angav en betydelig mængde indirekte beviser det kromosomer —Mørkefarvende tråde i cellekernen — bar informationen for cellearvelighed. Det blev senere vist, at kromosomer er ca. halvt DNA og halvt protein efter vægt.
hvilket økonomisk system eksisterede i Europa i den tidlige middelalder
Den revolutionerende opdagelse, der tyder på, at DNA-molekyler kunne give informationen til deres egen replikering kom i 1953, da amerikansk genetiker og biofysiker James Watson og den britiske biofysiker Francis Crick foreslog en model for strukturen af det dobbeltstrengede DNA-molekyle (kaldet den dobbelte DNA-helix). I denne model tjener hver streng som en skabelon i syntesen af en komplementær streng. Efterfølgende forskning bekræftede Watson og Crick-modellen af DNA-replikation og viste, at DNA bærer den genetiske information til reproduktion af hele cellen.
DNA-struktur Det oprindelige forslag om DNA-strukturen af James Watson og Francis Crick blev ledsaget af et forslag til replikationsmidlerne. Encyclopædia Britannica, Inc.
Al genetisk information i en celle blev oprindeligt anset for at være begrænset til DNA'et i cellekernens kromosomer. Senere opdagelser identificerede små mængder yderligere genetisk information til stede i DNA fra meget mindre kromosomer placeret i to typer organeller i cytoplasmaet. Disse organeller er mitokondrier i dyr celler og mitokondrier og kloroplaster i plante celler. De specielle kromosomer bærer den information, der koder for nogle få af de mange proteiner og RNA-molekyler, som organellerne har brug for. De antyder også den evolutionære oprindelse af disse organeller, som menes at have sin oprindelse som fritlevende bakterier, der blev optaget af andre organismer i løbet af symbiose.
Det er muligt for RNA at replikere sig ved hjælp af mekanismer relateret til dem, der bruges af DNA, selvom det har en enkeltstrenget i stedet for en dobbeltstrenget struktur. I tidlige celler menes RNA at have replikeret sig selv på denne måde. Imidlertid syntetiseres alt RNA i nutidens celler af specielle enzymer, der konstruerer en enkeltstrenget RNA-kæde ved anvendelse af en streng af DNA-helixen som en skabelon. Selvom RNA-molekyler syntetiseres i cellekernen, hvor DNA'et er placeret, transporteres de fleste af dem til cytoplasmaet, før de udfører deres funktioner.
messenger RNA; translation Molekylær genetik opstod fra erkendelsen af, at DNA og RNA udgør det genetiske materiale i alle levende organismer. (1) DNA, der er placeret i cellekernen, består af nukleotider, der indeholder baserne adenin (A), thymin (T), guanin (G) og cytosin (C). (2) RNA, der indeholder uracil (U) i stedet for thymin, transporterer den genetiske kode til proteinsyntetiserende steder i cellen. (3) Messenger RNA (mRNA) fører derefter den genetiske information til ribosomer i cellecytoplasmaet, der oversætter den genetiske information til molekyler af protein. Encyclopædia Britannica, Inc.
RNA-molekylerne i celler har to hovedroller. Nogle ribozymer foldes sammen på måder, der gør det muligt for dem at fungere som katalysatorer til specifikke kemiske reaktioner. Andre tjener som messenger RNA, som giver skabeloner, der specificerer syntesen af proteiner. Ribosomer , bittesmå proteinsyntetiserende maskiner placeret i cytoplasmaet, læser messenger-RNA-molekylerne og oversætter dem til proteiner ved hjælp af genetisk kode . I denne oversættelse afkodes sekvensen af nukleotider i messenger-RNA-kæden tre nukleotider ad gangen, og hver nukleotidtriplet (kaldet en codon) specificerer en bestemt aminosyre. Således specificerer en nukleotidsekvens i DNA'et et protein forudsat at der produceres et messenger-RNA-molekyle ud fra denne DNA-sekvens. Hver region af DNA-sekvensen, der specificerer et protein på denne måde, kaldes et gen.
Ved ovenstående mekanismer katalyserer DNA-molekyler ikke kun deres egen duplikering, men dikterer også strukturer af alle proteinmolekyler. En enkelt human celle indeholder ca. 10.000 forskellige proteiner produceret ved ekspression af 10.000 forskellige gener. Faktisk antages et sæt humane kromosomer at indeholde DNA med tilstrækkelig information til at udtrykke mellem 30.000 og 100.000 proteiner, men de fleste af disse proteiner ser ud til kun at være fremstillet i specialiserede celler og er derfor ikke til stede i hele kroppen. (For yderligere diskussion, se nedenunder Kernen.)
En celle med dens mange forskellige DNA-, RNA- og proteinmolekyler adskiller sig meget fra et reagensglas, der indeholder de samme komponenter. Når en celle opløses i et reagensglas, blandes tusindvis af forskellige typer molekyler tilfældigt sammen. I den levende celle opbevares disse komponenter imidlertid på bestemte steder, hvilket afspejler den høje grad af organisation, der er afgørende for celleens vækst og opdeling. Vedligeholdelse af denne interne organisation kræver et kontinuerligt input af energi, fordi spontane kemiske reaktioner altid skaber uorganisering. Således er meget af den energi, der frigøres af ATP hydrolyse brænder processer, der organiserer makromolekyler inde i cellen.
Når en eukaryot celle undersøges ved høj forstørrelse i et elektronmikroskop, bliver det tydeligt, at specifikke membranbundne organeller opdeler det indre i en række underrum. Selvom det ikke kan påvises i elektronmikroskopet, fremgår det klart af biokemiske analyser, at hver organel indeholder et andet sæt makromolekyler. Denne biokemiske segregering afspejler den funktionelle specialisering af hvert rum. Således indeholder mitokondrierne, som producerer det meste af celleens ATP, alle de enzymer, der er nødvendige for at udføre tricarboxylsyrecyklus og oxidativ phosphorylering. Tilsvarende er de nedbrydelige enzymer, der er nødvendige til den intracellulære fordøjelse af uønskede makromolekyler, begrænset til lysosomer .
mobilrum | procent af det samlede cellevolumen | omtrentligt antal pr. celle |
---|---|---|
cytosol | 54 | 1 |
mitokondrion | 22 | 1.700 |
endoplasmatisk retikulum plus Golgi-apparat | femten | 1 |
kerne | 6 | 1 |
lysosom | 1 | 300 |
Det fremgår klart af denne funktionelle segregering, at de mange forskellige proteiner, der er specificeret af generne i cellekernen, skal transporteres til det rum, hvor de vil blive brugt. Ikke overraskende indeholder cellen et omfattende membranbundet system dedikeret til at opretholde netop denne intracellulære rækkefølge. Systemet fungerer som et postkontor, der garanterer en korrekt dirigering af nyligt syntetiserede makromolekyler til deres rette destinationer.
hvem er israels gud
Alle proteiner syntetiseres på ribosomer i cytosolen. Så snart den første del af aminosyresekvensen af et protein kommer ud af ribosom , inspiceres den for tilstedeværelsen af en kort endoplasmatisk reticulum (ER) -signalsekvens. Disse ribosomer, der fremstiller proteiner med en sådan sekvens, transporteres til overfladen af ER-membranen, hvor de fuldender deres syntese; proteinerne fremstillet på disse ribosomer overføres straks gennem ER-membranen til indersiden af ER-rummet. Proteiner, der mangler ER-signalsekvensen, forbliver i cytosolen og frigives fra ribosomerne, når deres syntese er afsluttet. Denne kemiske beslutningsproces placerer nogle nyligt afsluttede proteinkæder i cytosolen og andre inden i et omfattende membranbundet rum i cytoplasmaet, der repræsenterer det første trin i intracellulær proteinsortering.
De nyligt fremstillede proteiner i begge celleområder sorteres derefter yderligere i henhold til yderligere signalsekvenser, som de indeholder. Nogle af proteinerne i cytosolen forbliver der, mens andre går til overfladen af mitokondrier eller (i planteceller) kloroplaster, hvor de overføres gennem membranerne til organellerne. Undertegn på hvert af disse proteiner angiver derefter nøjagtigt, hvor i organellen proteinet hører hjemme. Proteinerne, der oprindeligt blev sorteret i ER, har en endnu bredere vifte af destinationer. Nogle af dem forbliver i ER, hvor de fungerer som en del af organellen. De fleste kommer ind i transportvesikler og overføres til Golgi-apparatet, separate membranbundne organeller, der indeholder mindst tre underrum. Nogle af proteinerne bevares i underrummene i Golgi, hvor de bruges til funktioner, der er særlige for den organelle. I sidste ende kommer vesikler ind, der forlader Golgi til andre cellulære destinationer såsom cellemembranen, lysosomer eller specielle sekretoriske vesikler. (For yderligere diskussion, se nedenunder Indvendige membraner.)
Copyright © Alle Rettigheder Forbeholdes | asayamind.com