Tutki DNA: n kaksoiskierre-rakennetta saadaksesi selville, miten orgaaninen kemikaali määrittää organismin piirteet James Watson ja Francis Crick mullistivat genetiikan tutkimuksen, kun he löysivät DNA: n rakenteen. Encyclopædia Britannica, Inc. Katso kaikki tämän artikkelin videot
1800-luvun alkupuolella tuli yleisesti hyväksytty, että kaikki elävät organismit koostuvat soluista, jotka syntyvät vain muiden solujen kasvusta ja jakautumisesta. Mikroskoopin parantaminen johti sitten aikakauteen, jonka aikana monet biologit tekivät intensiivisiä havaintoja solujen mikroskooppisesta rakenteesta. Vuoteen 1885 mennessä huomattava määrä epäsuoria todisteita osoitti sen kromosomit - tummat värjäävät säikeet solun ytimessä - kantoivat tietoa solujen perinnöllisyydestä. Myöhemmin osoitettiin, että kromosomit ovat noin puolet DNA: sta ja puolet proteiineista painosta.
Vallankumouksellinen löytö, joka viittaa siihen, että DNA-molekyylit voisivat tarjota tietoa omaan replikointiinsa, tuli vuonna 1953, jolloin amerikkalainen genetiikka ja biofyysikko James Watson ja brittiläinen biofyysikko Francis Crick ehdotti mallia kaksisäikeisen DNA-molekyylin (kutsutaan DNA: n kaksoiskierteeksi) rakenteelle. Tässä mallissa kukin säike toimii templaattina komplementaarisen juosteen synteesissä. Myöhemmät tutkimukset vahvistivat Watsonin ja Crickin DNA-replikaatiomallin ja osoittivat, että DNA kuljettaa geenitietoa jäljentäminen koko solusta.
DNA-rakenne James Watsonin ja Francis Crickin alkuperäiseen ehdotukseen DNA: n rakenteesta liittyi ehdotus replikaatiovälineistä. Encyclopædia Britannica, Inc.
kuka on Yhdysvaltojen presidentti 2016
Alun perin kaiken solun geneettisen tiedon ajateltiin rajoittuvan solutumman kromosomien DNA: han. Myöhemmät löydöt tunnistivat pieniä määriä geneettistä lisätietoa paljon pienempien kromosomien DNA: ssa, jotka sijaitsevat sytoplasman kahdentyyppisissä organelleissa. Nämä organellit ovat mitokondrioita sisään eläin solut sekä mitokondriot ja kloroplastit tehdas soluja. Erityisissä kromosomeissa on tieto, joka koodaa muutamia monista organellien tarvitsemista proteiineista ja RNA-molekyyleistä. He viittaavat myös näiden organellien evoluutiolähteisiin, joiden uskotaan syntyneen vapaasti elävinä bakteereina, jotka muut organismit ottivat käyttöön symbioosiprosessissa.
RNA: n on mahdollista replikoitua mekanismeilla, jotka liittyvät DNA: n käyttämiin mekanismeihin, vaikka sillä on yksijuosteinen rakenne kaksisäikeisen rakenteen sijaan. Varhaisissa soluissa RNA: n uskotaan replikoituneen tällä tavalla. Kuitenkin kaikki nykyisten solujen RNA syntetisoidaan erityisillä entsyymeillä, jotka rakentavat yksijuosteisen RNA-ketjun käyttämällä templaattina yhtä DNA-kierteen juosetta. Vaikka RNA-molekyylit syntetisoidaan solutumassa, jossa DNA sijaitsee, suurin osa niistä kuljetetaan sytoplasmaan ennen kuin ne suorittavat tehtävänsä.
hildegard von bingen muistetaan
lähettäjän RNA; käännös Molekyyligenetiikka syntyi ymmärtämällä, että DNA ja RNA muodostavat kaikkien elävien organismien geneettisen materiaalin. (1) Solun ytimessä oleva DNA koostuu nukleotideista, jotka sisältävät emäkset adeniini (A), tymiini (T), guaniini (G) ja sytosiini (C). (2) RNA, joka sisältää urasiilia (U) tymiinin sijasta, kuljettaa geneettisen koodin proteiinisynteesikohtiin solussa. (3) Messenger-RNA (mRNA) kuljettaa sitten geneettisen informaation solusytoplasman ribosomeihin, jotka muuttavat geneettisen informaation proteiinimolekyyleiksi. Encyclopædia Britannica, Inc.
Solujen RNA-molekyyleillä on kaksi pääroolia. Jotkut, ribotsyymit, taittuvat tavalla, joka antaa niiden toimia katalysaattoreina erityisissä kemiallisissa reaktioissa. Toiset toimivat messenger-RNA: na, joka tarjoaa malleja, jotka määrittelevät proteiinien synteesin. Ribosomit , sytoplasmassa olevat pienet proteiineja syntetisoivat koneet, lukevat lähettimen RNA-molekyylit ja muuntavat ne proteiineiksi käyttämällä geneettinen koodi . Tässä käännöksessä lähetin-RNA-ketjun nukleotidisekvenssi dekoodataan kolme nukleotidia kerrallaan, ja kukin nukleotiditripletti (kutsutaan kodoniksi) määrittelee tietyn aminohapon. Siten nukleotidisekvenssi DNA: ssa määrittelee proteiinin edellyttäen, että sanoma-RNA-molekyyli tuotetaan tästä DNA-sekvenssistä. Kutakin proteiinia tällä tavalla määrittelevää DNA-sekvenssin aluetta kutsutaan geeniksi.
Edellä mainituilla mekanismeilla DNA-molekyylit katalysoivat paitsi oman päällekkäisyytensä myös sanelevat kaikkien proteiinimolekyylien rakenteet. Sinkku ihmisen solu sisältää noin 10000 erilaista proteiinia, jotka on tuotettu ilmentämällä 10000 erilaista geeniä. Itse asiassa ihmisen kromosomien joukon uskotaan sisältävän DNA: ta, jolla on tarpeeksi tietoa ekspressoimaan 30000 - 100000 proteiinia, mutta suurin osa näistä proteiineista näyttää olevan valmistettu vain erikoistuneissa solutyypeissä, eikä niitä siksi ole läsnä koko kehossa. (Jatkokeskusteluja varten Katso alempaa Ydin.)
st. john paul ii juhlapäivä
Solu, jolla on monia erilaisia DNA-, RNA- ja proteiinimolekyylejä, on aivan erilainen kuin koeputki, joka sisältää samat komponentit. Kun solu liuotetaan koeputkeen, tuhannet erityyppiset molekyylit sekoittuvat satunnaisesti toisiinsa. Elävässä solussa nämä komponentit pidetään kuitenkin tietyissä paikoissa, mikä heijastaa solujen kasvun ja jakautumisen kannalta välttämätöntä korkeaa organisoitumisastetta. Tämän sisäisen organisaation ylläpitäminen vaatii jatkuvaa energian syöttöä, koska spontaanit kemialliset reaktiot aiheuttavat aina epäjärjestystä. Siten suuri osa vapauttamasta energiasta ATP hydrolyysi polttoaineena prosessit, jotka järjestävät makromolekyylejä solun sisällä.
Kun eukaryoottinen solu tutkitaan suurella suurennuksella elektronimikroskoopilla, käy ilmeiseksi, että spesifiset membraaniin sitoutuneet organellit jakavat sisätilat useiksi aliosastoiksi. Vaikka sitä ei voida havaita elektronimikroskoopissa, biokemiallisista määrityksistä käy selvästi ilmi, että kukin organelli sisältää erilaiset makromolekyylisarjat. Tämä biokemiallinen erottelu heijastaa kunkin osaston toiminnallista erikoistumista. Siten mitokondriot, jotka tuottavat suurimman osan solun ATP: stä, sisältävät kaikki entsyymit, joita tarvitaan trikarboksyylihapposykli ja oksidatiivinen fosforylaatio. Vastaavasti hajoavat entsyymit, joita tarvitaan ei-toivottujen makromolekyylien solunsisäiseen pilkkomiseen, rajoittuvat lysosomit .
| solutila | prosenttia solujen kokonaistilavuudesta | likimääräinen lukumäärä solua kohti |
|---|---|---|
| sytosoli | 54 | 1 |
| mitokondrio | 22 | 1,700 |
| endoplasminen retikulumi plus Golgi-laite | viisitoista | 1 |
| ydin | 6 | 1 |
| lysosomi | 1 | 300 |
Tästä toiminnallisesta erottelusta on selvää, että solun ytimen geenien määrittelemät monet erilaiset proteiinit on kuljetettava osastoon, jossa niitä käytetään. Ei ole yllättävää, että solu sisältää laajan membraaniin sitoutuneen järjestelmän, joka on omistettu juuri tämän solunsisäisen järjestyksen ylläpitämiselle. Järjestelmä toimii postitoimistona, joka takaa uusien syntetisoitujen makromolekyylien asianmukaisen reitityksen oikeaan määränpäähän.
Kaikki proteiinit syntetisoidaan ribosomeilla, jotka sijaitsevat sytosolissa. Heti kun proteiinin aminohapposekvenssin ensimmäinen osa tulee esiin ribosomi , se tarkastetaan lyhyen endoplasmisen verkkokalvon (ER) signaalisekvenssin läsnäolon varalta. Ne ribosomit, jotka valmistavat proteiineja sellaisella sekvenssillä, kuljetetaan ER-kalvon pinnalle, missä ne saattavat päätökseen synteesinsä; näille ribosomeille tehdyt proteiinit siirretään välittömästi ER-membraanin läpi ER-osaston sisäpuolelle. Proteiinit, joista puuttuu ER-signaalisekvenssi, pysyvät sytosolissa ja vapautuvat ribosomeista, kun niiden synteesi on saatu päätökseen. Tämä kemiallinen päätöksentekoprosessi sijoittaa jotkut äskettäin valmistuneet proteiiniketjut sytosoliin ja toiset sytoplasman laajaan kalvoon sitoutuneeseen osastoon, mikä edustaa ensimmäistä vaihetta solunsisäisessä proteiinilajittelussa.
Molemmissa soluosastoissa uudet proteiinit lajitellaan sitten edelleen niiden sisältämien signaalisekvenssien mukaan. Osa sytosolin proteiineista pysyy siellä, kun taas toiset menevät mitokondrioiden tai (kasvisoluissa) kloroplastien pinnalle, missä ne siirtyvät kalvojen läpi organelleihin. Kunkin näistä proteiineista tulevat signaalit osoittavat sitten tarkalleen, mihin organelliin proteiini kuuluu. Alun perin ER: ään lajitelluilla proteiineilla on vieläkin laajempi määräpaikkoja. Jotkut heistä pysyvät ER: ssä, jossa ne toimivat osana organelleja. Suurin osa menee kuljetusvesikkeleihin ja siirtyy Golgi-laitteistoon, erillisiin kalvoon sitoutuneisiin organelleihin, jotka sisältävät vähintään kolme alaosastoa. Jotkut proteiineista pidätetään Golgin alaosastoissa, joissa niitä käytetään kyseiselle organellille ominaisiin toimintoihin. Suurin osa tulee lopulta rakkuloihin, jotka lähtevät Golgista muihin solukohteisiin, kuten solukalvoon, lysosomeihin tai erityisiin eritysrakkuloihin. (Jatkokeskusteluja varten Katso alempaa Sisäiset kalvot.)
