Information

8.2: Lagring af genetisk information - Biologi

8.2: Lagring af genetisk information - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hvad du lærer at gøre: Forklar, hvordan DNA lagrer genetisk information

Den unikke struktur af DNA er nøglen til dets evne til at lagre og replikere genetisk information:

I dette resultat vil du lære at beskrive den dobbelte helixstruktur af DNA: dets sukker-phosphat-rygradsstige med nitrogenholdige base "trin" af stigen.

Læringsmål

  • Tegn opbygningen af ​​DNA
  • Relatere strukturen af ​​DNA til lagring af genetisk information

Struktur af DNA

Byggestenene i DNA er nukleotider. De vigtige komponenter i hvert nukleotid er en nitrogenholdig base, deoxyribose (5-kulstofsukker) og en fosfatgruppe (se figur 2). Hvert nukleotid er navngivet afhængigt af dets nitrogenholdige base. Den nitrogenholdige base kan være en purin, såsom adenin (A) og guanin (G), eller en pyrimidinsåsom cytosin (C) og thymin (T). Uracil (U) er også en pyrimidin (som det ses i figur 2), men det forekommer kun i RNA, som vi vil tale mere om senere.

Nukleotiderne kombinerer med hinanden ved kovalente bindinger kendt som phosphodiester-bindinger eller koblinger. Fosfatresten er bundet til hydroxylgruppen i 5'-kulstoffet i et sukker i et nukleotid og hydroxylgruppen i 3'-kulstoffet i sukkeret i det næste nukleotid, hvorved der dannes en 5'-3'-phosphodiesterbinding.

I 1950'erne, Francis Crick og James Watson arbejdet sammen om at bestemme strukturen af ​​DNA ved University of Cambridge, England. Andre videnskabsmænd som Linus Pauling og Maurice Wilkins udforskede også aktivt dette felt. Pauling havde opdaget den sekundære struktur af proteiner ved hjælp af røntgenkrystallografi. I Wilkins' laboratorium brugte forsker Rosalind Franklin røntgendiffraktionsmetoder til at forstå strukturen af ​​DNA. Watson og Crick var i stand til at samle puslespillet om DNA-molekylet på basis af Franklins data, fordi Crick også havde studeret røntgendiffraktion (figur 3). I 1962 blev James Watson, Francis Crick og Maurice Wilkins tildelt Nobelprisen i medicin. Desværre var Franklin på det tidspunkt død, og nobelpriser uddeles ikke posthumt.

Watson og Crick foreslog, at DNA består af to tråde der er snoet rundt om hinanden for at danne en højrehåndet helix. Base parring foregår mellem en purin og pyrimidin; nemlig A parrer med T og G parrer med C. Adenin og thymin er komplementære basepar, og cytosin og guanin er også komplementære basepar. Baseparrene stabiliseres af hydrogenbindinger; adenin og thymin danner to hydrogenbindinger, og cytosin og guanin danner tre hydrogenbindinger. De to tråde er anti-parallell i naturen; det vil sige, at 3'-enden af ​​den ene streng vender mod 5'-enden af ​​den anden streng. Nukleotidernes sukker og fosfat danner rygraden i strukturen, hvorimod de nitrogenholdige baser er stablet indeni. Hvert basepar er adskilt fra det andet basepar med en afstand på 0,34 nm, og hver drejning af helixen måler 3,4 nm. Derfor er ti basepar til stede pr. omdrejning af helixen. Diameteren af ​​DNA-dobbelthelixen er 2 nm, og den er ensartet hele vejen igennem. Kun parringen mellem en purin og pyrimidin kan forklare den ensartede diameter. Snoningen af ​​de to strenge omkring hinanden resulterer i dannelsen af ​​ensartet fordelte større og mindre riller (figur 4).

Genetisk information

Den genetiske information om en organisme er lagret i DNA-molekyler. Hvordan kan en slags molekyle indeholde alle instruktionerne til at gøre komplicerede levende væsener som os selv? Hvilken komponent eller egenskab af DNA kan indeholde denne information? Det skal komme fra nitrogenbaserne, for som du allerede ved, er rygraden i alle DNA-molekyler den samme. Men der findes kun fire baser i DNA: G, A, C og T. Sekvensen af ​​disse fire baser kan give alle de instruktioner, der er nødvendige for at bygge enhver levende organisme. Det kan være svært at forestille sig, at 4 forskellige "bogstaver" kan kommunikere så meget information. Men tænk på det engelske sprog, som kan repræsentere en enorm mængde information med kun 26 bogstaver. Endnu mere dybtgående er den binære kode, der bruges til at skrive computerprogrammer. Denne kode indeholder kun etaller og nuller, og tænk på alle de ting, din computer kan. DNA-alfabetet kan kode meget komplekse instruktioner med kun fire bogstaver, selvom beskederne ender med at blive rigtig lange. For eksempel E coli bakterien bærer sine genetiske instruktioner i et DNA-molekyle, der indeholder mere end fem millioner nukleotider. Det menneskelige genom (alt DNA fra en organisme) består af omkring tre mia nukleotider delt op mellem 23 parrede DNA-molekyler, eller kromosomer.

Oplysningerne lagret i rækkefølgen af ​​baser er organiseret i gener: hvert gen indeholder information til fremstilling af et funktionelt produkt. Den genetiske information kopieres først til en anden nukleinsyrepolymer, RNA (ribonukleinsyre), der bevarer rækkefølgen af ​​nukleotidbaserne. Gener, der indeholder instruktioner til fremstilling af proteiner, omdannes til messenger RNA (mRNA). Nogle specialiserede gener indeholder instruktioner til fremstilling af funktionelle RNA-molekyler, der ikke danner proteiner. Disse RNA-molekyler fungerer ved at påvirke cellulære processer direkte; for eksempel regulerer nogle af disse RNA-molekyler ekspressionen af ​​mRNA. Andre gener producerer RNA-molekyler, der er nødvendige for proteinsyntese, overføre RNA (tRNA), og ribosomalt RNA (rRNA).

For at DNA kan fungere effektivt til at lagre information, kræves der to nøgleprocesser. For det første skal information, der er lagret i DNA-molekylet, kopieres, med minimale fejl, hver gang en celle deler sig. Dette sikrer, at begge datterceller arver det komplette sæt af genetisk information fra modercellen. For det andet skal informationen lagret i DNA-molekylet være oversat, eller udtrykt. For at den lagrede information kan være brugbar, skal cellerne have adgang til instruktionerne til fremstilling af specifikke proteiner, så de korrekte proteiner bliver lavet på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt.

Både kopiering og læsning af informationen lagret i DNA er afhængig af baseparring mellem to nukleinsyre polymerstrenge. Husk, at DNA-strukturen er en dobbelt helix (se figur 5).

Sukkeret deoxyribose med fosfatgruppe danner stilladset eller rygraden af ​​molekylet (fremhævet med gult i figur 5). Baser peger indad. Komplementære baser danner hydrogenbindinger med hinanden i den dobbelte helix. Se hvordan de større baser (puriner) parre med de mindre (pyrimidiner). Dette holder bredden af ​​den dobbelte helix konstant. Mere specifikt, A parrer med T og C parrer med G. Når vi diskuterer funktionen af ​​DNA i efterfølgende afsnit, skal du huske på, at der er en kemisk grund til specifik parring af baser.

For at illustrere sammenhængen mellem information i DNA og en observerbar egenskab ved en organisme, lad os overveje et gen, der giver instruktionerne til opbygning af hormonet insulin. Insulin er ansvarlig for at regulere blodsukkerniveauet. Insulingenet indeholder instruktioner til at sammensætte proteinet insulin fra individuelle aminosyrer. Ændring af sekvensen af ​​nukleotider i DNA-molekylet kan ændre aminosyrerne i det endelige protein, hvilket fører til proteinfejl. Hvis insulin ikke fungerer korrekt, kan det muligvis ikke binde sig til et andet protein (insulinreceptor). På organiseringsniveauet kan denne molekylære begivenhed (ændring af DNA-sekvens) føre til en sygdomstilstand - i dette tilfælde diabetes.

Praksisspørgsmål

Rækkefølgen af ​​nukleotider i et gen (i DNA) er nøglen til, hvordan information opbevares. Overvej for eksempel disse to ord: stabil og tabeller. Begge ord er bygget af de samme bogstaver (underenheder), men den forskellige rækkefølge af disse underenheder resulterer i meget forskellige betydninger. I DNA lagres oplysningerne i enheder af 3 bogstaver. Brug følgende nøgle til at afkode den krypterede besked. Dette skulle hjælpe dig med at se, hvordan information kan lagres i den lineære rækkefølge af nukleotider i DNA.

ABC = aDEF = dGHI = eJKL = f
MNO = hPQR = iSTU = mVWX = n
YZA = oBCD = rEFG = sHIJ = t
KLM = wNOP = jQRS = sTUV = y

Krypteret besked: HIJMNOPQREFG – PQREFG – MNOYZAKLM – DEFVWXABC – EFGHIJYZABCDGHIEFG – PQRVWXJKLYZABCDSTUABCHIJPQRYZAVWX

[practice-area rows="2″][/practice-area]
[reveal-answer q="236947″]Vis svar[/afslør-svar]
[hidden-answer a="236947″]Dette er, hvordan DNA gemmer information.

[/skjult-svar]

Hvor i DNA'et opbevares information?

  1. Formen af ​​DNA
  2. Sukkerfosfat-rygraden
  3. Sekvensen af ​​baser
  4. Tilstedeværelsen af ​​to tråde.

[reveal-answer q=”767717″]Vis svar[/reveal-answer]
[hidden-answer a="767717″]Svar c. Sekvensen af ​​baserne koder for instruktionerne for proteinsyntese. Formen er DNA er ikke relateret til informationslagring. Sukkerfosfat-rygraden fungerer kun som et stillads. Tilstedeværelsen af ​​to strenge er vigtig for replikation, men deres informationsindhold er ækvivalent, da de er komplementære til hinanden.

[/skjult-svar]

Hvilket udsagn er korrekt?

  1. Sekvensen af ​​DNA-baser er arrangeret i kromosomer, hvoraf de fleste indeholder instruktioner om at bygge en aminosyre.
  2. Rækkefølgen af ​​DNA-strenge er arrangeret i kromosomer, hvoraf de fleste indeholder instruktionerne til at bygge et protein.
  3. Sekvensen af ​​DNA-baser er arrangeret i gener, hvoraf de fleste indeholder instruktionerne til at bygge et protein.
  4. Sekvensen af ​​DNA-phosphater er arrangeret i gener, hvoraf de fleste indeholder instruktionerne til at bygge en celle.

[reveal-answer q=”363484″]Vis svar[/reveal-answer]
[hidden-answer a="363484″]Svar c. Sekvensen af ​​DNA-baser er arrangeret i gener, hvoraf de fleste indeholder instruktionerne til at bygge et protein. DNA lagrer information i sekvensen af ​​dets baser. Informationen er grupperet i gener. Protein er det, der hovedsageligt er kodet.[/hidden-answer]

Tjek din forståelse

Besvar spørgsmålene nedenfor for at se, hvor godt du forstår de emner, der er dækket i det foregående afsnit. Det gør denne korte quiz ikke tæller med i din karakter i klassen, og du kan tage den om et ubegrænset antal gange.

Brug denne quiz til at kontrollere din forståelse og beslutte, om du (1) skal studere det forrige afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.


8.2: Lagring af genetisk information - Biologi

Den unikke struktur af DNA er nøglen til dets evne til at lagre og replikere genetisk information:

I dette resultat vil du lære at beskrive den dobbelte helixstruktur af DNA: dets sukker-phosphat-rygradsstige med nitrogenholdige base "trin" af stigen.

Læringsresultater

  • Tegn opbygningen af ​​DNA
  • Relatere strukturen af ​​DNA til lagring af genetisk information

8.2: Lagring af genetisk information - Biologi

Den genetiske information om en organisme er lagret i DNA-molekyler. Hvordan kan en slags molekyle indeholde alle instruktionerne til at gøre komplicerede levende væsener som os selv? Hvilken komponent eller egenskab af DNA kan indeholde denne information? Det skal komme fra nitrogenbaserne, for som du allerede ved, er rygraden i alle DNA-molekyler den samme. Men der findes kun fire baser i DNA: G, A, C og T. Sekvensen af ​​disse fire baser kan give alle de instruktioner, der er nødvendige for at bygge enhver levende organisme. Det kan være svært at forestille sig, at 4 forskellige "bogstaver" kan kommunikere så meget information. Men tænk på det engelske sprog, som kan repræsentere en enorm mængde information med kun 26 bogstaver. Endnu mere dybtgående er den binære kode, der bruges til at skrive computerprogrammer. Denne kode indeholder kun etaller og nuller, og tænk på alle de ting, din computer kan. DNA-alfabetet kan kode meget komplekse instruktioner med kun fire bogstaver, selvom beskederne ender med at blive rigtig lange. For eksempel E coli bakterien bærer sine genetiske instruktioner i et DNA-molekyle, der indeholder mere end fem millioner nukleotider. Det menneskelige genom (alt DNA fra en organisme) består af omkring tre mia nukleotider delt op mellem 23 parrede DNA-molekyler, eller kromosomer.

Oplysningerne lagret i rækkefølgen af ​​baser er organiseret i gener: hvert gen indeholder information til fremstilling af et funktionelt produkt. Den genetiske information kopieres først til en anden nukleinsyrepolymer, RNA (ribonukleinsyre), der bevarer rækkefølgen af ​​nukleotidbaserne. Gener, der indeholder instruktioner til fremstilling af proteiner, omdannes til messenger RNA (mRNA). Nogle specialiserede gener indeholder instruktioner til fremstilling af funktionelle RNA-molekyler, der ikke danner proteiner. Disse RNA-molekyler fungerer ved at påvirke cellulære processer direkte, f.eks. regulerer nogle af disse RNA-molekyler ekspressionen af ​​mRNA. Andre gener producerer RNA-molekyler, der er nødvendige for proteinsyntese, overføre RNA (tRNA), og ribosomalt RNA (rRNA).

For at DNA kan fungere effektivt til at lagre information, kræves der to nøgleprocesser. For det første skal information, der er lagret i DNA-molekylet, kopieres, med minimale fejl, hver gang en celle deler sig. Dette sikrer, at begge datterceller arver det komplette sæt af genetisk information fra modercellen. For det andet skal informationen lagret i DNA-molekylet være oversat, eller udtrykt. For at den lagrede information kan være brugbar, skal cellerne have adgang til instruktionerne til fremstilling af specifikke proteiner, så de korrekte proteiner bliver lavet på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt.

Figur 1. DNA’s dobbelthelix. Grafik modificeret fra “DNA kemisk struktur,” af Madeleine Price Ball, CC-BY-SA-2.0

Både kopiering og læsning af informationen lagret i DNA er afhængig af baseparring mellem to nukleinsyre polymerstrenge. Husk, at DNA-strukturen er en dobbelt helix (se figur 1).

Sukkeret deoxyribose med fosfatgruppe danner stilladset eller rygraden af ​​molekylet (fremhævet med gult i figur 1). Baser peger indad. Komplementære baser danner hydrogenbindinger med hinanden i den dobbelte helix. Se hvordan de større baser (puriner) parre med de mindre (pyrimidiner). Dette holder bredden af ​​den dobbelte helix konstant. Mere specifikt, A parrer med T og C parrer med G. Når vi diskuterer funktionen af ​​DNA i efterfølgende afsnit, skal du huske på, at der er en kemisk årsag til specifik parring af baser.

For at illustrere sammenhængen mellem information i DNA og en observerbar egenskab ved en organisme, lad os overveje et gen, der giver instruktionerne til opbygning af hormonet insulin. Insulin er ansvarlig for at regulere blodsukkerniveauet. Insulingenet indeholder instruktioner til at sammensætte proteinet insulin fra individuelle aminosyrer. Ændring af sekvensen af ​​nukleotider i DNA-molekylet kan ændre aminosyrerne i det endelige protein, hvilket fører til proteinfejl. Hvis insulin ikke fungerer korrekt, kan det muligvis ikke binde sig til et andet protein (insulinreceptor). På organiseringsniveauet kan denne molekylære begivenhed (ændring af DNA-sekvens) føre til en sygdomstilstand - i dette tilfælde diabetes.

Praksisspørgsmål

Rækkefølgen af ​​nukleotider i et gen (i DNA) er nøglen til, hvordan information opbevares. Overvej for eksempel disse to ord: stabil og tabeller. Begge ord er bygget af de samme bogstaver (underenheder), men den forskellige rækkefølge af disse underenheder resulterer i meget forskellige betydninger. I DNA lagres oplysningerne i enheder af 3 bogstaver. Brug følgende nøgle til at afkode den krypterede besked. Dette skulle hjælpe dig med at se, hvordan information kan lagres i den lineære rækkefølge af nukleotider i DNA.

ABC = a DEF = d GHI = e JKL = f
MNO = h PQR = i STU = m VWX = n
YZA = o BCD = r EFG = s HIJ = t
KLM = w NOP = j QRS = s TUV = y

Krypteret besked: HIJMNOPQREFG – PQREFG – MNOYZAKLM – DEFVWXABC – EFGHIJYZABCDGHIEFG – PQRVWXJKLYZABCDSTUABCHIJPQRYZAVWX


Den strukturelle mangfoldighed af kunstige genetiske polymerer

Syntetisk genetik er en underdisciplin af syntetisk biologi, der sigter mod at udvikle kunstige genetiske polymerer (også kaldet xenonukleinsyrer eller XNA'er), der kan replikere in vitro og i sidste ende i modelcellulære organismer. Dette videnskabsområde kombinerer organisk kemi med polymeraseteknik for at skabe alternative former for DNA, der kan lagre genetisk information og udvikle sig som reaktion på eksterne stimuli. Udøvere af syntetisk genetik postulerer, at XNA kunne bruges til at beskytte syntetisk biologiske organismer ved at lagre genetisk information i ortogonale kromosomer. XNA-polymerer er også under aktiv undersøgelse som en kilde til nuklease-resistente affinitetsreagenser (aptamerer) og katalysatorer (xenozymer) med praktiske anvendelser i sygdomsdiagnose og behandling. I denne gennemgang giver vi et strukturelt perspektiv på kendte antiparallelle dupleksstrukturer, hvor mindst en streng af Watson-Crick-duplexen udelukkende består af XNA. I øjeblikket er kun en håndfuld XNA-strukturer blevet arkiveret i proteindatabanken sammenlignet med de mere end 100 000 strukturer, der nu er tilgængelige. I betragtning af den voksende interesse for xenobiologiske projekter, valgte vi at sammenligne de strukturelle træk ved XNA-polymerer og diskutere deres potentiale for at få adgang til nye områder af nukleinsyrefoldeplads.

© The Author(s) 2015. Udgivet af Oxford University Press på vegne af Nucleic Acids Research.

Figurer

Repræsentative strukturer illustrerer den strukturelle...

Repræsentative strukturer illustrerer den strukturelle mangfoldighed og plasticitet af naturlig og kunstig nuklein...

XNA-rygradsgentagende enheder. Kemisk…

XNA-rygrad-gentagende enheder. Kemiske strukturer af den naturlige og kunstige (XNA) nuklein...

Geometriske parametre for naturlig A-...

Geometriske parametre for naturlige A- og B-form helixer. ( EN ) Naturlig genetisk...

Pseudorotations fasevinkler P til…

Pseudorotations fasevinkler P til XNA-duplekser. Vinkler blev kun beregnet for oligonukleotider...

(χ, δ ) vinkel kovarians...

(χ, δ ) vinkel kovariansmatricer afspejler den strukturelle mangfoldighed og plasticitet af...


Betydningen af ​​DNA og dets betydning i moderne biologi

Deoxyribonukleinsyre, ellers omtalt som 'DNA', er mere end blot en flok nukleotider, der er perfekt organiseret og orkestreret til at danne den berygtede 'dobbelt helix'. Normalt studeret på et molekylært niveau, DNA og dets struktur har været grundlæggende for forståelsen af ​​evolution. Vigtigheden af ​​DNA kan ikke overvurderes, da det har flere anvendelser på mange områder. En forståelse og påskønnelse af DNA's struktur og funktion har åbnet op for mange forskningsområder, såsom genteknologi, som er et studieområde med stigende interesse. Retsmedicinsk videnskab og slægtsforskning er også stærkt afhængig af DNA-fingeraftryk og sekventering til information.

DNA er tænkt som en plan for, at kroppen kan lave proteiner. Strukturelt har et DNA-molekyle en sukker-phosphat-rygrad med basepar forbundet med hydrogenbindinger, disse hydrogenbindinger hjælper med at stabilisere DNA's spiralformede struktur. Stabilitet af DNA-strukturen opnås gennem basestabling (hydrofobe interaktioner). Overvej en sætning: selve sætningen er polymeren, og bogstaverne, der udgør den, sætningens individuelle enheder, er dens monomerer. DNA er sammensat på lignende måde: det er en polymer, der består af monomerer kaldet nukleotider. Der er fire forskellige nukleotider: A (adenin), C (cytosin), G (guanin) og T (thymin). Nukleotider er DNA'ets byggesten - ligesom bogstaverne i en sætning kan de arrangeres på forskellige måder, hvilket ændrer den overordnede funktion af DNA-strengen [1]. DNA-molekyler er pakket i kromosomer, lagrende genetisk information individer har en anden sekvens og arrangement af kromosomer, gener og alleler (varianter til gener). Denne unikke mønsterdannelse af genetisk materiale er grundlaget for udvinding af information om en organisme.

Sygdomme og medicinske tilstande kan fortolkes og forstås ved hjælp af DNA: genmutationer, der beskadiger DNA, har negative virkninger på et individs helbred og velvære. En undersøgelse, der undersøgte betydningen af ​​DNA, konkluderede, at arvelige lidelser alle overføres gennem defekt DNA, for eksempel beskadiger oxidativt stress DNA i en sådan grad, at kønsceller, der er involveret i undfangelsen, bliver beskadiget. Resultatet af blandt andet sådanne skader på DNA er infertilitet, som overføres til kimlinjen, som børnekræft også kan opstå [2].

Kampen mod kræft afhænger også af manipulation af DNA-replikation. Uden nogen kur mod denne tilstand på nuværende tidspunkt er videnskabsmænd over hele verden nu mere end nogensinde fokuseret på at forske i DNA. Det siges, at kræftpatienter har "tumor-afledte DNA-fragmenter [cirkulerende tumor-DNA (ctDNA)]", og opdagelsen af ​​disse fragmenter har vist sig at være af værdi i vurderingen af ​​spredning og tilbagefald af kræft [3]. Epidemiologi af COVID-19 kan også forstås ved hjælp af DNA, især i analysen af ​​modtagelige individer. Succesfuld viral indtræden og replikation afhænger af interaktionen mellem SARS-CoV-2 og det angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2). Undersøgelser viser, at ACE2-genpolymorfi har en effekt på sværhedsgraden af ​​COVID-19. Det har også implikationer i individuel modtagelighed for sygdommen [4]. Genetisk variation af ACE2, et direkte resultat af DNA-mutation, betyder, at forskellige varianter af dette enzym vil have forskellige interaktioner med virussen, hvilket forklarer, hvorfor og hvordan det at få virussen har forskellige virkninger på mennesker.

Mens DNA-undersøgelser hovedsageligt ses i kliniske omgivelser, er de nyttige andre steder: DNA har en levetid på flere år, hvilket gør det nyttigt i historisk sporing og arkæologi. Sådanne praktiske anvendelser har hjulpet historieforskere med at finde ud af, hvor Richard III blev begravet, og også lære, at zar Nicholas II's børn blev dræbt under den russiske revolution, uden at tage hensyn til spekulationer om deres forsvinden. Enkel sporing af de unikke DNA-sekvenser gjorde det muligt for sådanne sandheder at blive afsløret [5].

DNA kan også bruges i landbruget til at identificere afgrøder såvel som i "kloning af vigtige agronomiske egenskabsgener og molekylær markør-assisteret avl" [6]. Anvendelser af dette kan også ses i bioteknologiens farver. Grøn bioteknologi (til landbrug) ser sin anvendelse i molekylær ingeniørkunst i planteselektion til genetisk modificering af planter med ønskværdige egenskaber [7, 8]. Konceptet bag fremstillingen af ​​'gyldne ris' bruger DNA som grundlag for sådanne modifikationer, hvor risene er genmodificeret for at øge indholdet af A-vitamin. Selvom der eksisterer mange kontroverser vedrørende indtagelse af "gyldne ris", kan det være særligt nyttigt til at hjælpe med at reducere en udbredt mangel på vitamin A (retinol) på steder som Bangladesh, hvor 3.000 børn dør dagligt på grund af mangel på vitamin A [9].

DNA er alsidigt og har et bredt spektrum af anvendelser på tværs af forskellige discipliner. Listen over eksempler på dens anvendelser og anvendelser er udtømmende og illustrerer og demonstrerer, hvor vigtig den er, især i moderne biologi. Det er en ubestridelig kendsgerning, at opdagelsen af ​​DNA har haft en positiv indvirkning på videnskabens verden, idet den har hjulpet videnskabsmænd i deres søgen efter at lære mere om forskellige organismers genetik. Sådan information har været gavnlig i forståelsen af ​​epidemiologi og i sidste ende forbedret vores livskvalitet.

Referencer

[1] Khan Academy, "DNA-struktur og funktion," Khan Academy, 2020. [Online]. Tilgængelig: https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/biomolecules/dna/a/dna-structure-and-function. [Få adgang 5. juli 2020].

[2] R. J. Aitken, G. N. De Iuliis og R. I. McLachlan, "Biologisk og klinisk betydning af DNA-skade i den mandlige kimlinje." International Journal of Andrology, ingen. 32, s. 48, 2008.

[3] E. Heitzer, "Point: Circulating Tumor DNA for Modern Cancer Management," Klinisk kemi, vol. 66, nr. 1, s. 143, 2020.

[4] C. A. Devaux, J.-M. Rolain og D. Raoult, "ACE2-receptorpolymorfi: modtagelighed for SARS-CoV-2, hypertension, multiorgansvigt og COVID-19-sygdomsudfald," Journal of Microbiology, Immunology and Infection, vol. 53, s. 425-435, 2020.

[5] J. Wilson, "CNN Health," Turner Broadcasting System, 25. april 2013. [Online]. Tilgængelig: https://edition.cnn.com/2013/04/25/health/national-dna-day-tests/index.html. [Få adgang 3. juli 2020].

[6] C. Wang, X. Zhu, L. Shangguan og J. Fang, "Applications of DNA Technologies in Agriculture," Nuværende Genomics, vol. 17, nr. 4, s. 379-386, 2016.

[7] P. Kafarski, "Rainbow code of biotechnology," CHEMIK, vol. 66, nr. 8, s. 811-816, 2012.

[8] M. C. S. Barcelos, F. B. Lupki, G. A. Campolina, D. L. Nelson og G. Molina, "Bioteknologiens farver: generel oversigt og udvikling af hvide, grønne og blå områder," FEMS mikrobiologibreve, vol. 365, nr. 21, s. 1, 2018.

[9] Dhaka Tribune, "Bangladesh tæt på at udgive Golden Rice," Dhaka Tribune, 28. oktober 2019. [Online]. Tilgængelig: https://www.dhakatribune.com/bangladesh/agriculture/2019/10/28/bangladesh-close-to-releasing-golden-rice. [Få adgang 13. juli 2020].

Laura er førsteårs medicinstuderende, som også brænder for naturvidenskab. Efter at have lavet en del omfattende forskning i STEM-relaterede emner, er hun vokset til at nyde det videnskabelige aspekt af STEM. Udover medicin og videnskab brænder Laura for sundhed og fitness, personlig udvikling samt gartneri og nyder også at læse og bage. Laura er redaktør for videnskabskommunikation som en del af Youth STEM Matters Volunteer Team.


Udveksling af genetisk information

Bakterier har ikke et obligatorisk seksuelt reproduktivt stadium i deres livscyklus, men de kan være meget aktive i udvekslingen af ​​genetisk information. Den genetiske information, der bæres i DNA'et, kan overføres fra en celle til en anden, men dette er ikke en sand udveksling, fordi kun én partner modtager den nye information. Derudover er mængden af ​​DNA, der overføres, normalt kun et lille stykke af kromosomet. Der er flere mekanismer, hvorved dette finder sted. Ved transformation optager bakterier frie fragmenter af DNA, der flyder i mediet. For at optage DNA'et effektivt skal bakterieceller være i en kompetent tilstand, som er defineret ved bakteriers evne til at binde frie fragmenter af DNA og dannes naturligt kun i et begrænset antal bakterier, som f.eks. Hæmophilus, Neisseria, Streptokokker, og Bacillus. Mange andre bakterier, bl.a E coli, kan gøres kompetent kunstigt under laboratorieforhold, såsom ved eksponering for opløsninger af calciumchlorid (CaCl2). Transformation er et vigtigt værktøj inden for rekombinant DNA-teknologi, fordi fragmenter af DNA fra en organisme kan optages af en anden organisme, hvilket giver den anden organisme mulighed for at erhverve nye egenskaber.

Transduktion er overførsel af DNA fra en bakterie til en anden ved hjælp af en bakterie-inficerende virus kaldet en bakteriofag. Transduktion er et effektivt middel til at overføre DNA mellem bakterier, fordi DNA indesluttet i bakteriofagen er beskyttet mod fysisk henfald og mod angreb af enzymer i miljøet og sprøjtes direkte ind i celler af bakteriofagen. Imidlertid er udbredt genoverførsel ved hjælp af transduktion af begrænset betydning, fordi pakningen af ​​bakterielt DNA i en virus er ineffektiv, og bakteriofagerne er sædvanligvis stærkt begrænsede i rækken af ​​bakteriearter, som de kan inficere. Således er overførsel af DNA mellem arter ved transduktion sjælden.

Konjugering er overførsel af DNA ved direkte celle-til-celle kontakt, der medieres af plasmider (ikke-kromosomale DNA-molekyler). Konjugative plasmider koder for en ekstremt effektiv mekanisme, der medierer deres egen overførsel fra en donorcelle til en modtagercelle. Processen foregår i én retning, da kun donorcellerne indeholder det konjugative plasmid. I gram-negative bakterier producerer donorceller en specifik plasmidkodet pilus, kaldet sexpilus, som binder donorcellen til modtagercellen. Når de er forbundet, bringes de to celler i direkte kontakt, og der dannes en konjugal bro, hvorigennem DNA'et overføres fra donor til modtager. Mange konjugative plasmider kan overføres mellem og reproducere i et stort antal forskellige gram-negative bakteriearter. Plasmider varierer i størrelse, fra nogle få tusinde til mere end 100.000 basepar, sidstnævnte kaldes nogle gange megaplasmider.

Det bakterielle kromosom kan også overføres under konjugation, selvom dette sker sjældnere end plasmidoverførsel. Konjugering tillader nedarvning af store dele af gener og kan være ansvarlig for eksistensen af ​​bakterier med træk fra flere forskellige arter. Konjugering er også blevet observeret i den gram-positive slægt Enterococcus, men mekanismen for cellegenkendelse og DNA-overførsel er forskellig fra den, der forekommer i gram-negative bakterier.


Løsning af strukturen af ​​DNA-arbejdsarksvar

Dna struktur svar nøgle nogle af arbejdsarkene til dette koncept er arbejde 1 dna brug dine dna struktur noter og kapitel 17 til at besvare dna replikerings arbejde km 754e 20151221092331 dna og replikerings arbejde. Enhed 2 a dna mastery unit arbejdsark 1.

Lagring af genetisk informationsbiologi for majors I

Nogle af arbejdsarkene til dette koncept er arbejde 1 dna review arbejde svar nøgle brug dine dna struktur noter og kapitel 17 til at besvare lektionsplan dna struktur dna dna arvelighedens molekyle arbejde dna struktur til profilering arbejde adenin struktur af dna.

Løsning af strukturen af ​​dna-arbejdsarksvar. Svarnøglebiologi 1. Udfyld tabellen ved at estimere procenterne af hver baseret på chargaffs regler. DNA-struktur, der viser top 8 arbejdsark fundet for dette koncept.

Sukker deoxyribose og phosphater phosphodiester bindinger 5. Løsning af strukturen af ​​dna. Viser top 8 arbejdsark i kategorien løser strukturen af ​​dna.

Uanset din virksomheds planlægningsmål er cash flow den mest afgørende ressource i virksomheden, og håndtering af kontanter er forretningsfunktionen. Nogle af de viste arbejdsark er arbejds 1 lektionsplan dna struktur dna struktur og replikation dna molekylet nøgle sæt twe af arvelighed lærer fejl med en side af dna kapitel pacing guide gre biokemi test praksis bog kortfilm dobbelt helix pædagog materialer. Thymin t adenin a guanin g cytosin c 6.

Nogle af de viste arbejdsark er arbejde 1 adenin struktur af dna dna gennemgang arbejde svar nøgle brug din dna struktur noter og kapitel 17 til at svare lærervejledning have dit dna og spis det også dna og replikerings arbejde kapitel 6 strukturerne af dna og rna dna replikering arbejde. Byggede en model af dna-molekylet, der forklarede både crick-strukturen og egenskaberne af dna. 3 33 33 17 17 dobbeltspiralmodellen til spørgsmål 8 13 på de medfølgende linjer mærk de dele af dna-molekylet, der svarer til tallene i diagrammet.

Når du har fundet dit arbejdsark.

Løste strukturelle forskelle mellem RNA og DNA Workshe

Principper for biokemi Nukleinsyre I DNA og dens nukleotider

Løste aterielle D-sætninger, der er angivet nedenfor. Fuldfør The

DNA Discovery Funktion Fakta Struktur Britannica Com

Hvis du har en DNA-streng, hvori 20 af baserne er adenin

Løst Se dette korte link, der viser detaljerne i S

DNA-regneark High School Pizzazz Math Worksheets High School 6

Konstruktion af en DNA-stige Ag Biologi Biologi Klassebiologi

Dna-replikeringsarbejdsark-svar Holidayfu Com

Dna-strukturens fremtrædende funktioner Dna Helix-pakkevideoer Q A

Løst DNA-struktur på diagrammet til højre cirkel

DNA-struktur og replikering gennemgangsartikel Khan Academy

Antiparallel struktur af DNA-strenge Video Khan Academy

Discovery Of Dna Double Helix Watson Og Crick Lær Videnskab Kl

DNA-funktionsstruktur med diagramartikel Khan Academy

12 2 Ws Answers Doc Answers 12 2 Strukturen af ​​DNA

Discovery Of Dna Double Helix Watson Og Crick Lær Videnskab Kl

14 ting, du sandsynligvis ikke har etiketteret Idéer til

Sig det med DNA-proteinsyntese-arbejdsark Øvelse betaler sig


Hvorfor er DNA-replikation vigtig?

DNA-replikation er vigtig, fordi den skaber en anden kopi af DNA, der skal gå ind i en af ​​de to datterceller, når en celle deler sig. Uden replikation mangler hver celle nok genetisk materiale til at give instruktioner til at skabe proteiner, der er afgørende for kropsfunktion.

DNA er generelt tæt pakket ind i en struktur kaldet kromatin. Den er dobbeltstrenget og snoet til en struktur kaldet en dobbelt helix. For at replikere skal DNA slappe af. Efter afvikling adskilles hver side af DNA'et ved at pakkes ned i midten, hvor de to udpakkede strenge tjener som skabeloner til at skabe nye strenge. Ved afslutningen af ​​replikationen indeholder de to nye DNA-segmenter hver en gammel og en ny streng.

Replikation sker med forskellige hastigheder i forskellige typer celler. Nogle celler deler sig kontinuerligt og skal konstant replikere deres DNA. Andre celler deler sig meget langsommere og behøver ikke at replikere deres DNA så ofte. Nogle celler deler sig, indtil det organ, de udgør, når sin normale størrelse, og så deler de sig ikke igen.

DNA står for deoxyribonukleinsyre. Hver DNA-streng består af et sukker, et fosfat og en nitrogenholdig base bundet sammen til en struktur kaldet et nukleotid. Mange nukleotider binder sammen og danner DNA.


Genernes og arvens rolle

Gener er placeret på stavlignende strukturer kaldet kromosomer, der findes i kernen i hver celle i kroppen. Hvert gen indtager en bestemt position på et kromosom. Because genes provide instructions for making proteins, and proteins determine the structure and function of each cell in the body, it follows that genes are responsible for all the characteristics you inherit.

The full genetic instructions for each person, known as the human genome, is carried by 23 pairs of chromosomes, and consists of around 20,000-25,000 genes.

At conception, the embryo receives 23 chromosomes from the mother's egg and 23 chromosomes from the father's sperm. These pair up to make a total of 46 chromosomes. Pairs 1 to 22 are identical or nearly identical the 23rd pair consist of the sex chromosomes, which are either X or Y. Each egg and sperm contains a different combination of genes. This is because when egg and sperm cells form, chromosomes join together and randomly exchange genes between each other before the cell divides. This means that, with the exception of identical twins (see How twins are conceived), each person has unique characteristics.

How gender is determined

Of the 23 pairs of chromosomes that are inherited, one pair determines gender. This pair is composed either of two X (female) chromosomes, in which case the baby will be a girl, or of one X and one Y (male) chromosome, in which case the baby will be a boy.

An egg always contains one X chromosome, while a sperm can carry an X or a Y chromosome. Whether your baby is a boy or a girl will therefore always be determined by the father. If a sperm carrying an X chromosome fertilizes the egg, the resulting embryo will be a girl. If a sperm with a Y chromosome fertilizes the egg, the resulting embryo will be a boy. In the male, both the X and Y chromosomes are active. In females, however one of the two X chromosomes is deactivated early in development of the embryo in order to prevent duplicate instructions. This could be the X chromosome from either the mother or the father.

Gene variations

Each gene within a cell exists in two versions, one inherited from each parent. Often these genes are identical. However, some paired genes occur in slightly different versions, called alleles. There may be two to several hundred alleles of a gene, although each person can only have two. This variation in alleles accounts for the differences between individuals, such as color of eyes or shape of ears. One allele may be dominant and "overpower" the other recessive one.

Genes usually exist in a healthy form, but sometimes a gene is faulty. Genetic disorders arise either when an abnormal gene is inherited or when a gene changes, or mutates. Genetic disorders may follow a dominant or recessive pattern of inheritance. They can also be passed on via the X chromosome. Such sex-linked disorders are usually recessive, which means that a woman can carry the faulty gene without being affected, because she has another healthy X chromosome to compensate. If a boy receives an affected X chromosome, he will be affected a girl will be a healthy carrier like her mother. An affected male could pass on the affected gene only to his daughters.


Genetics: Biosynthesis Pathway of A New DNA Nucleobase Elucidated (Biology)

DNA is composed of nucleobases represented by the letters A, T, G and C. They form the basis of the genetic code and are present in all living beings. But in a bacteriophage, another base, represented by the letter Z, exists. This exception, the only one observed to date, has long remained a mystery. Scientists from the Institut Pasteur and the CNRS, in collaboration with the CEA, have now elucidated the biosynthesis pathway of this base. This work has been published in the April 30th, 2021 issue of Videnskab.

DNA, or deoxyribonucleic acid, is a molecule that serves as the medium for storing genetic information in all living organisms. It is a double helix characterized by alternating purine nucleobases (adenine and guanine) and pyrimidine nucleobases (cytidine and deoxycytidine). The bases of each DNA strand are located at the center of the helix and are bonded together, thereby linking the two DNA strands: adenine forms two hydrogen bonds with thymine (A–T), and guanine forms three hydrogen bonds with cytosine (G–C). This applies to all living beings, with one exception.

Cyanophage S-2L, an exception to conventional genetics.

Cyanophage S-2L is a bacteriophage, in other words a virus that infects bacteria. In this phage, adenine is completely replaced by another base, 2-aminoadenine (represented by the letter Z). The latter forms three hydrogen bonds with thymine (Z–T), instead of the usual two bonds between adenine and thymine. This higher number of bonds increases the stability of the DNA at high temperatures and changes its conformation, meaning that the DNA is less well recognized by proteins and small molecules

2-aminoadenine biosynthesis pathway elucidated

Since it was discovered in 1977, cyanophage S-2L has been the only known exception, and the biosynthesis pathway of 2-aminoadenine has remained unknown. Scientists from the Institut Pasteur and the CNRS, in collaboration with the CEA, recently elucidated this biosynthesis pathway and demonstrated its enzymatic origins. They achieved this by identifying a homolog of the known enzyme succinoadenylate synthase (PurA) in the genome of cyanophage S-2L. A phylogenetic analysis of this enzyme family revealed a link between the homolog, known as PurZ, and the PurA enzyme in archaea. This indicates that the homolog is an ancient enzyme that probably conferred an evolutionary advantage. The research was carried out using the Institut Pasteur’s Crystallography Platform.

The new Z–T base pair and the discovery of the biosynthesis pathway show that new bases can be enzymatically incorporated into genetic material. This increases the number of coding bases in DNA, paving the way for the development of synthetic genetic biopolymers.

Kilde

A third purine biosynthetic pathway encoded by aminoadenine-based viral DNA genomes, Videnskab,April 30, 2021


Se videoen: Photosynthesis: Crash Course Biology #8 (August 2022).