Deoxyribonukleinsyre (forkortet DNA) er en nukleinsyre, der indeholder de genetiske instruktioner, der benyttes i udviklingen og opretholdelsen af alle kendte levende organismer og nogle vira. Det er så at sige livets alfabet og består af en polymer af deoxyriboseenheder (nukleotider). Et nukleotid består af en sukkergruppe (deoxyribose (pentose)), en kvælstofholdig base og en eller flere fosfatgrupper. De kvælstofholdige baser er dels purinerne adenin (A) og guanin (G) og dels pyrimidinerne thymin (T) og cytosin (C). Nukleotider benævnes ofte med forbogstavet fra deres base, hvorved bogstaverne i det genetiske alfabet fremkommer: A, G, T og C. Nukleotider kombineres og danner nukleinsyrer (polynukleotider).

Indholdsfortegnelse

DNA og gener

DNA-molekylet består af to lange, tynde kæder, der snor sig om hinanden i en dobbeltspiral. Hos eukaryote organismer (ikke bakterier eller archaea) ligger DNA-stykkerne, kaldet kromosomer, i cellernes cellekerne. I bakterier (prokaryoter) er der et ringformet kromosom, og eventuelt mindre ringformede stykker DNA kaldet plasmider, og begge dele findes i cellens cytosol.

Det vil derfor sige, at kopiering og transskription er adskilt i tid og rum i en eukaryot celle, men ikke i en prokaryot.
Rækkefølgen af nukleotiderne ("bogstaverne") i DNA bestemmer rækkefølgen af aminosyrer i det protein (genprodukt) som DNA'et koder for, og denne nukleotidrækkefølge kaldes den genetiske kode. Ved transskription kopieres informationen i genet fra DNA til mRNA (messenger-RNA) af enzymet RNA polymerase. Det fremkomne mRNA translateres ("oversættes"), i eukaryoter efter modifikation og eksport til cytosolen, til protein (en polymer af aminosyrer) af et ribosom, der enten kan flyde frit i cytosolen eller i eukaryoter være bundet til det endoplasmatiske reticulum; i sidstnævnte tilfælde føres det syntetiserede protein ind i lumen af det endoplasmatiske reticulum.

DNA-molekylerne udgør arvemassen (også kaldet genomet) med alle dens gener (arveanlæg), og det fastlægger den enkelte organismes karakteristika og funktioner. Forskellige DNA-sammensætninger er med andre ord medvirkende til, at levende organismer udvikler sig forskelligt. DNA kan methyleres af enzymerne DNA methyltransferase, hvilket normalt bevirker, at de methylerede områder ikke transkriberes. Dette er især vigtigt under embryoudvikling og for udviklingen af kræftceller.

Ud over kromosomernes DNA er der hos eukaryoter selvstændigt DNA i mitochondrier, og hos planter desuden også i kloroplastrene (grønkornene). Dette DNA er ringformet ligesom bakterielle kromosomer.

En del vira har DNA i deres arvemateriale fx kopper (dobbeltstrenget) og lussingesyge (enkeltstrenget), de andre anvender RNA.

Replikation

external image 150px-DNA_replication_split.svg.pngexternal image magnify-clip.png
DNA-dobbeltspiral under replikation.

Replikation starter med at dobbeltspiralen (dobbelthelix) foldes ud. Helicase skiller de to strenge fra hinanden. SSB'ere sætter sig på de to oplynede strenge for at de ikke lyner sig sammen igen. Derefter sætter primase en kort RNA-primer på. Når primeren er sat på går DNA polymerasen i gang med at sætte komplementære nukleotider på; i 5'-3'-retningen kører det fint, men da polymerasen kun kan sætte nukleotider på i den ene retning replikeres den modsatte streng i fragmenter kaldet Okazaki-fragmenter. Dette går ud på at der sættes endnu en RNA Primer på strengen, længere inde end den første. Polymerasen tilføjer nu nukleotider helt hen til RNA Primeren. RNase H fjerner RNA Primeren og Polymerasen færdigør strengen. For at linke det sidste stykke DNA sammen, sætter ligasen et deoxyribosemolekyle. Polymerasen går nu tilbage til den nye RNA Primer og processen gentages igen.

Historie

DNA blev først isoleret af Friedrich Miescher i 1869. Eftersom det fandtes i cellekernerne kaldte han det "nuclein". I 1929 identificerede Phoebus Levene nukleotidet som bestående af en baseenhed, en sukkergruppe og en fosfatgruppe. Levene foreslog, at DNA var strenge af nukleotider bundet sammen via fosfatgruppen. I 1927 frembragte William Astbury de første røntgendiffraktionsmønstre, som viste at DNA havde en regulær struktur.
DNA's rolle som det arvbærende materiale blev slået fast af Alfred Hershey og Martha Chase, da de viste at DNA er arvemateriale i T2-phager.
DNA's struktur blev beskrevet af James D. Watson og Francis Crick i 1953, baseret på røntgendiffraktionsmålinger af Rosalind Franklin og Maurice Wilkins. Watson, Crick og Wilkins fik Nobelprisen i medicin i 1962 for beskrivelsen af DNA's struktur.

Junk-DNA

I molekylærbiologi er "junk-DNA" en samlet benævnelse som tidligere blev brugt en del for kromosomers eller genomers DNA sekvenser, som ikke ser ud til at have nogen funktion. I dag omtales denne form for DNA som "ikke-kodende" DNA. Op imod 97 % af det menneskelige genom er blevet klassificeret som "ikke-kodende" DNA.

I molekylærbiologi er junk-DNA eller nonsens-DNA en samlet benævnelse for kromosomers eller genomers DNA-sekvenser, som ikke har en kendt funktion. Op imod 97 % af den menneskelige genom er blevet klassificeret som "junk" - eller på dansk affald.
Selvom det meste af junk-DNA sekvenser formodes at være evolutionære artefakter, som ikke har noget aktuelt formål, tror nogle at junk-DNA fungerer på måder, vi endnu ikke kender betydningen af. [1] Ydermere kan bibeholdelsen af noget junk-DNA over millioner af års evolution måske betyde, at de har en livsvigtig funktion. Nogle betragter mærkaten "junk" som en forkert benævnelse, mens andre anser junk-DNA som DNA gemt væk til mulig fremtidig anvendelse, i stedet for noget, der skal smides ud. Nogle foretrækker benævnelsen ikke-kodende DNA, selvom junk-DNA ofte indeholder transposoner, der koder for proteiner uden klar værdi for deres vært. Atter anden dna kommer fra parasitter. Et eksempel er f.eks. at 70% af hvirvelløse dyr har indlejret store dele eller næsten hele parasitten Wolbachias genom i deres genom. [2]
Videnskaben funktionel genomik har udviklet mange accepterede teknikker til at karakterisere proteinkodende gener, RNA-gener og regulerende regioner. I det meste af plantes og dyrs genomer udgør det proteinkodende DNA kun en mindre procentdel. I menneskets tilfælde mindre end 2 %. Funktionen af resten bliver undersøgt. Meget af det kan identificeres som repeterende DNA-sekvenser uden kendt biologisk funktion for deres vært. Det er dog værdifuldt for genetikere, da de kan anvende det til nedarvningsklassifikation. Men når dette er fratrukket junk-DNA, er der stadig store mængder sekvenser, som indtil videre ikke kan klassificeres til andet end "junk".

Et organismes genomstørrelse inkl. junk-DNA ser ud til at have lille sammenhæng med organismets kompleksitet: Det er blevet rapporteret, at genomet for den encellede organisme Amoeba dubia mængdemæssigt indeholder mere end 200 gange så meget dna som menneskets genom"[3] [4].
Pindsvinefisken Takifugu rubripes genom indeholder mængdemæssigt kun 1/10 af menneskets genom, men ser ud til at have ligeså mange brugte gener som menneskets. Det meste af forskellen ser ud til at ligge i det der i dag kaldes junk-DNA.[5]
I nyere tid er der i forskellige organismer blevet fundet vigtige funktioner i DNA, der tidligere var klassificeret som junk-DNA. [6] [7] [8] [9]

Kilder/referencer om Junk-DNA

  1. 14 June 2007, BBC News: Human genome further unravelled Citat: "...it suggests genes, so called junk DNA and other elements, together weave an intricate control network...He said: "The genome looks like it is far more of a network of RNA transcripts that are all collaborating together. Some go off and make proteins; [and] quite a few, although we know they are there, we really do not have a good understanding of what they do. "This leads to a much more complex picture." The researchers now hope to scale up their efforts to look at the other 99% of the genome..."
  2. University of Rochester (2007, August 31). One Species' Entire Genome Discovered Inside Another's. ScienceDaily. Retrieved November 10, 2007 Citat: "..."This study establishes the widespread occurrence and high frequency of a process that we would have dismissed as science fiction until just a few years ago," says W. Ford Doolittle, Canada Research Chair in Comparative Microbial Genomics at Dalhousie University, who is not connected to the study. "This is stunning evidence for increased frequency of gene transfer."..."This parasite has implanted itself inside the cells of 70 percent of the world's invertebrates, coevolving with them. And now, we've found at least one species where the parasite's entire or nearly entire genome has been absorbed and integrated into the host's. The host's genes actually hold the coding information for a completely separate species."..."
  3. Gregory, T.R. and P.D.N. Hebert . (1999). "The modulation of DNA content: proximate causes and ultimate consequences". Genome Research 9: 317-324.
  4. Gregory, T.R. (2005). Animal Genome Size Database. http://www.genomesize.com.
  5. Wahls, W.P., et al. (1990). "Hypervariable minisatellite DNA is a hotspot for homologous recombination in human cells". Cell 60 (1): 95-103. PMID 2295091.
  6. 12 May, 2004, BBC News: 'Junk' throws up precious secret Citat: "..."It is very lucky that entire genomes were mapped, as this work is showing." He added: "I think other bits of 'junk' DNA will turn out not to be junk. I think this is the tip of the iceberg, and that there will be many more similar findings."..."
  7. 2005-07-12, Sciencedaily: Rodent Social Behavior Encoded In Junk DNA Citat: "..."It was considered junk DNA because it didn't seem to have any function," noted Hammock..."
  8. October 2004, Scientific american: The Hidden Genetic Program of Complex Organisms Citat: "...But an overlooked regulatory system based on RNA may hold the keys to development and evolution..."
  9. April 24, 2007, Sciencedaily: 'Junk' DNA Now Looks Like Powerful Regulator, Scientists Find Citat: "...Many of those snippets were located in gene-free chromosomal expanses once described by geneticists as "gene deserts." These sections are, in fact, so clogged with useful DNA bits - including the ones Bejerano and his colleagues describe - that they've been renamed "regulatory jungles."...transposons that duplicate themselves and hop around the genome. "We used to think they were mostly messing things up. Here is a case where they are actually useful," Bejerano said..."Now we've shown that transposons may be a major vehicle for evolutionary novelty," he said...."

Links om DNA

Nukleinsyrerne

external image Nucleic_acid.pngexternal image magnify-clip.png
Skematisk fremstilling af en dobbeltstrenget nukleinsyre. Gule cirkler er fosfatgrupper, grønne cirkler er ribose og de røde cirkler er baser. Fuldt optrukne linjer indikerer kovalente bindinger, mens stiplede linjer er hydrogenbindinger.

En nukleinsyre (også kaldet kernesyre) er en biologisk polymer der er opbygget af nukleotider. De mest almindelige nukleinsyrer er deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA) som findes i alle levende celler og vira.

Nukleinsyrerne er polymerer hvis monomere bestanddele kaldes nukleotider. Et nukleotid består af en pentosesukker (en ribose, et femledet cyklisk sukkermolekyle), en heterogen nitrogenholdig base, som enten er en purin eller en pyrimidin, samt en fosfatgruppe. Sukkergruppen i nukleotidet varierer mellem forskellige typer af nukleinsyrer. F.eks. har DNA en 2-deoxyribose. Baserne kan også variere, DNA indeholder f.eks. thymin, hvor RNA har uracil, mens andre baser som adenin, guanin og cytosin findes i både DNA og RNA.

Nukleinsyrer kan være enten enkeltstrengede eller dobbeltstrengede. RNA er typisk enkeltstrenget, mens DNA er dobbeltstrenget. RNA er dog tit foldet således at der dannes lokale dobbeltstrengede regioner. Dobbeltstrengede nukleinsyrer holdes sammen v.hj.a. hydrogenbindinger i mellem baserne. Nogle viras genomer består af enkeltstrenget DNA.

Genetisk kode


Den genetiske kode er en fortegnelse over samtlige en arts DNA- og mRNA-tripletter med angivelse af, hvilke aminosyrer de koder for.
Karakteristika:
  • Koden er en triplet kode. Tre sammenhængende baser danner et codon og koder for en aminosyre.
  • Koden er degenereret, flere codon koder for samme aminosyre.
  • Koden er ikke-overlappende, enhver base er kun del af et codon.
  • Codonerne i et bestemt gener i sekvens, der er ingen mellemrum.
  • Koden er universel, de samme aminosyrer kodes af de samme codon i næsten alle organismer, der er undersøgt; i mitochondrier og visse protozoa er der mindre afvigelser.
  • Rækkefølgen af codon dikterer rækkefølgen af aminosyrer i den polypeptidkæde genet koder for.
  • Tre af de 64 codoner er stopkoder (UAA, UAG, UGA). Dannelsen af et polypeptid stopper når disse codon nås.
  • Codon AUG (eller GUG) initierer den åbne læseramme i et gen men koder også for methionin, i prokaryoter den afledte aminosyre formylmethionin.
  • Koden læses i 5'-3'-retningen

Standard versionen vises i de følgende tabeller, som viser hvilke aminosyrer hver af de 43 = 64 mulige codon specificerer (Tabel 1), og hvilke codon der bliver specificeret af de 20 aminosyrer der er involveret i translationen (Tabel 2). For eksempel koder GAU for aminosyren Asp (asparagin), og Cys (cystein) kodes af codon UGU og UGC. Dette kaldes forward og reverse codon tabeller, respektivt. Baserne i tabellerne nedenfor er adenin, cytosin, guanin og uracil, som bruges i mRNA; i DNA, erstatter thymin uracil.

Tabel 1 : Codon tabel.
Denne tabel illustrerer de 64 mulige codon tripletter
2-base:
U
C
A
G
1. base
U
UUU PhenylalaninUUC PhenylalaninUUA LeucinUUG Leucin
UCU SerinUCC SerinUCA SerinUCG Serin
UAU TyrosinUAC TyrosinUAA Ochre StopUAG Amber Stop
UGU CysteinUGC CysteinUGA Opal StopUGG Tryptophan
C
CUU LeucinCUC LeucinCUA LeucinCUG Leucin
CCU ProlinCCC ProlinCCA ProlinCCG Prolin
CAU HistidinCAC HistidinCAA GlutaminCAG Glutamin
CGU ArgininCGC ArgininCGA ArgininCGG Arginin
A
AUU IsoleucinAUC IsoleucinAUA Isoleucin1AUG Methionin
ACU ThreoninACC ThreoninACA ThreoninACG Threonin
AAU AsparaginAAC AsparaginAAA LysinAAG Lysin
AGU SerinAGC SerinAGA ArgininAGG Arginin
G
GUU ValinGUC ValinGUA ValinGUG Valin
GCU AlaninGCC AlaninGCA AlaninGCG Alanin
GAU AspartatGAC AspartatGAA GlutamatGAG Glutamat
GGU GlycinGGC GlycinGGA GlycinGGG Glycin
1) AUG codon koder både for methionin og tjener som initieringssted; den første AUG i en mRNA's kodnings region vil være stedet, hvor translationen til proteinet begynder.

Tabel 2 : Revers codon tabel. Denne tabel viser de 20 aminosyrer i proteiner, sammen med de codon der koder for dem.

Ala
GCU, GCC, GCA, GCG
Leu
UUA, UUG, CUU, CUC, CUA,
CUG

Arg
CGU, CGC, CGA, CGG, AGA,
AGG
Lys
AAA, AAG
Asn
AAU, AAC
Met
AUG
Asp
GAU, GAC
Phe
UUU, UUC
Cys
UGU, UGC
Pro
CCU, CCC, CCA, CCG
Gln
CAA, CAG
Ser
UCU, UCC, UCA, UCG, AGU,
AGC
Glu
GAA, GAG
Thr
ACU, ACC, ACA, ACG
Gly
GGU, GGC, GGA, GGG
Trp
UGG
His
CAU, CAC
Tyr
UAU, UAC
Ile
AUU, AUC, AUA
Val
GUU, GUC, GUA, GUG
START
AUG, GUG
STOP
UAG, UGA, UAA

Se også


Nukleotid

Et nukleotid er byggestenen i DNA og RNA. Det er opbygget af en pentose (ribose i RNA og deoxyribose i DNA), en eller flere fosfatgrupper og en nitrogenholdig base.

Basen kan være enten en purin (Adenin og Guanin) eller en pyrimidin (Cytosin i RNA og DNA, samt Thymin i DNA og Uracil i RNA).
Nukleotider bindes sammen vha. 3,5-fosfodiesterbindinger til lineære polymerer kaldet nukleinsyrer, der er fællesbetegnelsen for DNA og RNA. Nukleinsyre består af et eller to polynukleotider der udgør det dobbelt- eller enkelstrengede DNA eller RNA. Sukkermolekylerne danner sammen med fosfatgruppen den ydre grundstruktur i DNA/RNA-stregen, mens baserne peger indad og binder til hinanden vha. hydrogenbindinger. Kun komplementære baser, dvs. en purin og en pyrimidin, passer sammen. Sammensætningen af de nitrogenholdige baser udgør den genetiske arv.

Se også


Typer af nukleinsyrer

Bestanddele
Nukleinbaser | Nukleosider | Nukleotider | Deoxynukleotider

Ribonukleinsyrer
RNA | mRNA (pre-mRNA/hnRNA) | tRNA | rRNA | aRNA | gRNA | miRNA | ncRNA | piRNA | shRNA | siRNA | snRNA | snoRNA | stRNA | ta-siRNA | tmRNA

Deoxyribonukleinsyrer
DNA | cDNA | gDNA | msDNA | mtDNA

Nukleinsyre analoger
GNA | LNA | PNA | TNA | morpholino

Klonende vektorer
phagemid | plasmid | lambdaphag | cosmid | P1 phag | fosmid | BAC | YAC | HAC


Deoxyribose

external image 200px-Deoxyribose_structure.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Formel for deoxyribose

Deoxyribose, også kaldet D-Deoxyribose og 2-deoxyribose, er en organisk forbindelse som består af en femleddet ringstruktur og har indeholder den funktionelle gruppe aldehyd. Denne type forbindelser kaldes også aldopentoser. Deoxyribose er afledt af pentosen (sukker) ribose, forskellen er at hydroxylgruppenkulstof 2 i ribose er erstattet med et brintatom. Deoxyribose har den kemiske formel C5H10O4. Deoxyribose blev opdaget i 1929 af Phoebus Levene.

Ribose danner femleddede ringe som består af fire kulstofatomer og et iltatom. Til tre af disse kulstofatomer er der bundet hydroxylgrupper. Det sidste kulstofatom er bundet til et af atomerne ved siden af ringens iltatom. I deoxyribose er hydroxylgruppen længst fra kulstofatomet udenfor ringen erstattet med et brintatom.

Deoxyriboses biologiske betydning

Ribose og 2-deoxyribosederivater har stor betydning i biologien. De vigtigste derivater er dem der har fosfat-grupper bundet til kulstof nummer 5. Både mono-, di-, og trifosfatformer er vigtige. Ribosederivater bundet til puriner eller pyrimidiner kaldes nukleosider, og fosforylerede nukleosider hedder nukleotider.

Polymerer af deoxyribose udgør rygraden i DNA.

Ribose


external image 220px-Ribofuranose-2D-skeletal.pngexternal image magnify-clip.png
Riboses ringstruktur

Ribose (systematisk navn (3R,4S,5R)-5-(Hydroxymethyl)tetrahydrofuran-2,3,4-triol) er et organisk molekyle, et kulhydrat og en aldopentose - et monosakkarid med fem carbonatomer, der kan danne en femleddet ring. Der er to stereoisomere former af ribose, men kun D-formen findes i naturen.

Biokemisk betydning

D-ribose indgår bl.a. i nukleosider, nukleotider og RNA, og det afledte stof 2'-deoxyribose indgår i deoxynukleosider, deoxynukleotider og DNA.
Af andre biokemisk vigtige derivater af ribose er ATP, adenosintrifosfat, et trifosfatnukleotid som består af ribose bundet til en kæde af tre fosfater og til purinen adenin. ATP er det vigtigste energitransportmolekyle i levende celler. AMP, adenosinmonofosfat, og ADP, adenosindifosfat, er vigtige intermediære stoffer, og cAMP, cyklisk adenosinfosfat, og cGMP, cyklisk guanosinmonofosfat, er sekundære messenger-molekyler, som fører hormon-signaler videre til f.eks. cellekernen. NAD+ eller NADP nikotinamidadenindinukleotid, er et hjælpestof, et coenzym, for mange enzymer.

Nukleosid

external image 150px-Cytidin.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Den kemiske struktur af cytidin - et pyrimidinnukleosid

Purin

external image 200px-Purine_chemical_structure.png
external image magnify-clip.png
Puriners strukturformel


Adenin

external image 220px-Adenine_chemical_structure.pngexternal image magnify-clip.png
Adenins kemiske struktur

Thymin

external image 220px-Thymine_chemical_structure.pngexternal image magnify-clip.png
Thymins kemiske struktur



Pyrimidin

external image 220px-Pyrimidine_structure.png
external image magnify-clip.png
Pyrimidins struktur

Pyrimidiner er en gruppe af heterocycliske aromatiske organiske forbindelser. De består af en enkelt aromatisk ring med 2 kvælstofatomer. Gruppen af pyrimidiner indeholder en række stoffer afledt af pyrimidin, herunder cytosin, thymin og uracil, der indgår i nukleotider og dermed også i DNA (cytosin og thymin) eller RNA (cytosin og uracil). I DNA og baseparret RNA danner pyrimidiner basepar med puriner.



Uracil

external image 220px-Uracil_chemical_structure.pngexternal image magnify-clip.png
Uracils kemiske struktur

Uracil (C4H4N2O2) er en pyrimidin nukleobase, der ikke som de andre nukleobaser forekommer i DNA men kun i RNA, når dette dannes som kopi af DNA. Uracil indsættes i RNA på de pladser, der optages af thymin i DNA.
I struktureret (velordnet) RNA baseparrer uracil med purinen adenin, men reglerne for baseparring er ikke så strenge for RNA som for DNA.
Hentet fra "http://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Uracil&oldid=5323763"


Cytosin

external image 220px-Cytosine_chemical_structure.pngexternal image magnify-clip.png
Cytosins kemiske struktur

Cytosin (C4H5N3O) er en pyrimidin nukleobase, der findes i både DNA og RNA. I DNA's dobbelthelix samt dobbeltstrengede RNA-områder danner cytosin tre hydrogenbindinger med purinen guanin. Denne kobling kaldes baseparring.
Hentet fra "http://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Cytosin&oldid=5570152"




Guanin

external image 220px-Guanine_chemical_structure.pngexternal image magnify-clip.png
Guanins kemiske struktur

Guanin (C5H5N5O) er en purin nukleobase, der findes i både DNA og RNA. I DNA's dobbelthelix samt dobbeltstrengede RNA-områder danner guanin tre hydrogenbindinger med pyrimidinen cytosin.
Guanin er også den purin der indgår i det biologiske effektormolekyle guanosintrifosfat, GTP. GTP kan hydrolysere til difosfatformen GDP, hvilket er med til at styre den biologiske tilstand af mange proteiner, der binder GTP/GDP.




Kromosom


external image Chromosome.pngexternal image magnify-clip.png
Kromosom. (1) Kromatide. En af de to identiske halvdele af et kromosom efter S-fasen. (2) Centromer. Punktet, hvor de to kromatider berører hinanden. (3) Kort arm (4) Lang arm.

Et kromosom er en struktur, der findes i alle celler, men som kun er synlig ved optakt til en celledeling. Kromosomerne er bærere af organismens gener, og de forekommer i et konstant antal hos hver art. I eukaryoter er der med enkelte undtagelser et sæt kromosomer i hver eneste celle. Den ene halvdel af sættet stammer fra moderen, og den anden fra faderen. I menneskets celler er der 23 par, i alt 46 kromosomer. To næsten ens kromosomer kaldes for homologe kromosomer. De arveegenskaber de bærer er dog ikke de samme! Kromosom betyder "farvet legeme" De består af DNA-strenge, som er rullet op omkring særlige proteiner kaldet histoner.

Indholdsfortegnelse

Replikation

Inden den almindelige celledeling (mitosen) er fuldendt, er hvert kromosom blevet replikeret og segregeret til to kromatider, der således ved celledelingen bliver til et selvstændigt kromosom. På denne måde overføres alle vore arveanlæg, generne, fra celle til celle. Ved kønscelledannelsen (meiosen) forholder det sig noget anderledes, idet kønscellerne kun modtager halve kromosomsæt. Menneskets ægceller og sædceller indeholder således kun 23 kromosomer. I ægcellen vil det 23. altid være et X-kromosom, mens sædceller enten har et X- eller et Y-kromosom - der bestemmer barnets køn.
Et menneske kan dermed tilsyneladende danne 223 = 8.388.608 kombinationer af kromosomer i kønscellen, men på grund af krydsninger mellem kromatiderne i kromosomparret, sådan at generne fra det oprindelige faderkromatid og moderkromatid blandes, er kombinationerne uendelige.

Kromosomer hos bakterier og mennesket

Bakteriers kromosom er normalt et enkelt, ringformet DNA-stykke i cytoplasmaet, da prokaryote organismer ikke har en cellekerne. Hos mennesket har kvinder kønskromosomerne XX, mens mænd har XY. På Y-kromosomet sidder et gen, der tidligt i fosterudviklingen fremmer udviklingen af mandlige kønsorganer og undertrykker udviklingen af kvindelige kønsorganer; men dog først efter anlæg til brysterne er dannet, hvilket ses som brystvorter hos mænd. Hos andre dyregrupper kan det forholde sig anderledes.Mennesket har 46 kromosomer (22 almindelige par + 2 kønskromosomer). Menneskets kromosomer ligger i cellekernen ligesom hos alle andre eukaryote organismer.

Kromosommutationer

Ved iagttagelse af kromosomerne i mikroskopet, kan man se, om der er sket større ændringer af kromosomerne (kromosommutationer), f.eks. kan der bortfalde dele af kromosomerne (tabsmutation/deletion), eller dele kan flyttes fra et kromosom til et andet (translokation).I nogle tilfælde vil der ske fejl ved celledelingerne (meiosen) og der kan mistes eller tilføres et helt kromosom til den dannede ægcelle eller sædcelle. Disse såkaldte kromosomtalsmutationer hos mennesket medfører derfor, at man enten har for få eller for mange kromosomer: Turner-pige (X0), Klinefelter-mand (XXY) og Downs syndrom/Mongolisme (3 stk. kromosom nr. 21) er eksempler på sådanne mutationer. De fleste kromosomtalsmutationer er dødelige på det tidlige fosterstadie; ovennævnte er eksempler på de få undtagelser der eksisterer.


Celledeling

external image 300px-Chromosomes_in_mitosis_and_meiosis.pngexternal image magnify-clip.png
Billedet forestiller mitose øverst og meiose under den tynde streg.

Bemærk at den celle der kommer ud af meiosen har halvt så mange kromosomer som de celler der kommer ud af mitosen.
Celledeling er når en celle deler sig til to nye celler.

Celledeling opdeles i to typer:
  • Mitose(Almindelig celledeling).
  • Meiose (Reduktionsdeling). Den celle der kommer ud af meiosen har halvt så mange kromosomer som modercellen.

Se også


Kønnet formering

external image 310px-Sexual_cycle.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Hos dyrene, karplanterne og visse svampe foregår den kønnede formering som vist her. Det først trin består i, at "meiosen" udløser en halvering af kromosomerne i de nydannede kønsceller, altså en reduktion fra et diploidt antal (2n) til et haploidt antal (n). Under "befrugtningen" (eller undfangelsen) mødes de haploide celler og danner en diploid zygote. På den måde får den nye organisme det oprindelige antal kromosomer (2n).

Ukønnet formering er en form for formering, der ikke indebærer meiose, haploide kønsceller eller befrugtning. En enkelt celler deler sig til to identiske kopier. Denne formeringsmåde er almindelig hos amøber, bakterier og andre encellede organismer, og desuden kan mange planter formere sig både kønnet og ukønnet.

Se også


Sammenfletningsforslag
Fysiologi

Mitose

Mitose (almindelig celledeling) er celledeling i f.eks. menneskekroppen (undtagen sædceller og æg), som resulterer i to datterceller med samme kromosomtal som modercellens, som de også er identiske med. Mitose kaldes også for vækstdeling, da mitosen fører til vækst i vævet. (mitosen er altså ukønnet formering)

Indholdsfortegnelse

[skjul]

Celledeling består af fire faser

  • G1-fasen:
  • S-fasen:
  • G2-fasen:
    • Antallet af celle organeller stiger yderligere.
  • M-fasen:
    • mitosen og cytokinesen finder sted.

M-fasen eller den mitotiske fasers underfaser

M fasen eller den mitotiske fase består desuden af disse underfaser

1) Profasen

Kromatiderne bliver her rullet sammen, det gør at kromosomerne bliver synlige i kernen. Centriolerne deles i to, og derefter bevæger de sig væk fra hinanden, til hver sin pol. I profasen vikles DNA'et yderligere op, så kromosomerne bliver tykkere. Kernemembranen opløses. og så parrer DNA'et sig!

2) Metafasen

Finder sted når kernemembranen nedbrydes. Der dannes her proteintråde fra centriolerne, der bindes til centromerne. Proteintrådene, også kaldet tentrådene, trækker fra hver sin pol, sådan at alle kromosomerne samles i cellens ækvator.

3) Anafasen

Her spaltes centromeret. Trådene trækker kromosomets to kromatider til hver sin pol

4) Telofasen

Her vikles kromatiderne ud igen, kernemembranen gendannes og cytoplasmaet deles.

5) Interfasen

De to nye celler indeholder nu præcis det samme antal kromosomer og arvemateriale som modercellen.


Meiose

external image 300px-Chromosomes_in_mitosis_and_meiosis.pngexternal image magnify-clip.png
Billedet forestiller mitose øverst og meiose under den tynde streg.
Bemærk at den celle der kommer ud af meiosen har halvt så mange kromosomer som de celler der kommer ud af mitosen.
Meiose (Reduktionsdeling) er den celledelingstype, som medfører dannelsen af gameterne (f.eks. kønsceller). Hver dattercelle som dannes, har det halve antal kromosomer i forhold til modercellen, med en repræsentant for hvert kromosompar.
Meiose starter ligesom mitose med en interfase, hvor kromosomerne replikeres. Herefter sker der to celledelinger: meiose I og meiose II.
I meiose adskilles homologe kromosomer, og man får to haploide celler med replikerede kromosomer. I meiose II adskilles søsterkromatiderne, således at der nu er fire haploide celler med ureplikerede kromosomer.

Se også



RNA


external image 150px-RF00182.jpgexternal image magnify-clip.png
Eksempel på en RNA-streng. Her en del af RNA'et i Coronavirus, der fungerer som signalsegment.
RNA er en forkortelse for ribonukleinsyre (engelsk: RiboNucleic Acid). RNA består, ligesom DNA (deoxyribonukleinsyre), af kæder af nukleotider og har forskellige funktioner i cellen. tRNA (transfer RNA eller adaptor RNA) bruges til at transportere aminosyrer hen til ribosomerne under den naturlige proteinsyntese, mens mRNA (messenger RNA) er et midlertidigt budbringermolekyle, der bringer en génsekvens lagret i DNA ud til cellens cytoplasma, hvor sekvensen oversættes til protein. Ribosomerne er selv opbygget delvist af RNA, det såkaldte rRNA, eller ribosomalt RNA.
De fleste organismers arvemateriale er baseret på DNA, men visse virus bruger RNA i stedet. I denne type virus kan RNA i nogle tilfælde oversættes til DNA som en del af virussens livscyklus, ved brug af et enzym kaldet revers transkriptase.
RNA er kemisk opbygget stort set som DNA. Dog er RNA som oftest enkeltstrenget og indeholder uracil i stedet for thymin. Desuden er sukkergruppen i RNA en ribose (dvs. at den har en hydroxylgruppe på både 2' og 3' positionen), hvor den i DNA er en 2'-deoxyribose (dvs. at den kun har en hydroxylgruppe på 3' positionen). Denne forskel er vigtig, da den ekstra hydroxylgruppe i RNA kan reagere; den ekstra hydroxylgruppe kan f.eks. bruges til at lave et forgrenet RNA-molekyle, som det sker i splejsning.
Hidtil har man antaget at oversættelsen fra DNA til i RNA i f.eks. mennesker, var en én-til-én, det viser sig ikke helt at være tilfældet. [1]

Kilder/referencer

  1. Howard Hughes Medical Institute (2011, May 19). New level of genetic diversity discovered in human RNA sequences. ScienceDaily Citat: "...unknown cellular processes are acting on RNA to generate a sequence that is not an exact replica of the DNA from which it is copied..."The idea that RNA and protein sequences are nearly identical to the corresponding DNA sequences is strongly held and has not been questioned in the past," says Cheung, whose lab is at the University of Pennsylvania School of Medicine...Cheung says the particular RNA-DNA discrepancies they found appear systematic..."

Se også


Revers transkriptase

Revers transkriptase er et enzym, der transkriberer RNA til dobbeltstrenget DNA. Normal transkription er oversættelsen af DNA til RNA, deraf navnet "revers" (modsat).

Typer af nukleinsyrer

Bestanddele
Nukleinbaser | Nukleosider | Nukleotider | Deoxynukleotider

Ribonukleinsyrer
RNA | mRNA (pre-mRNA/hnRNA) | tRNA | rRNA | aRNA | gRNA | miRNA | ncRNA | piRNA | shRNA | siRNA | snRNA | snoRNA | stRNA | ta-siRNA | tmRNA

Deoxyribonukleinsyrer
DNA | cDNA | gDNA | msDNA | mtDNA

Nukleinsyre analoger
GNA | LNA | PNA | TNA | morpholino

Klonende vektorer
phagemid | plasmid | lambdaphag | cosmid | P1 phag | fosmid | BAC | YAC | HAC


Nukleotid


Et nukleotid er byggestenen i DNA og RNA. Det er opbygget af en pentose (ribose i RNA og deoxyribose i DNA), en eller flere fosfatgrupper og en nitrogenholdig base.
Basen kan være enten en purin (Adenin og Guanin) eller en pyrimidin (Cytosin i RNA og DNA, samt Thymin i DNA og Uracil i RNA).
Nukleotider bindes sammen vha. 3,5-fosfodiesterbindinger til lineære polymerer kaldet nukleinsyrer, der er fællesbetegnelsen for DNA og RNA. Nukleinsyre består af et eller to polynukleotider der udgør det dobbelt- eller enkelstrengede DNA eller RNA. Sukkermolekylerne danner sammen med fosfatgruppen den ydre grundstruktur i DNA/RNA-stregen, mens baserne peger indad og binder til hinanden vha. hydrogenbindinger. Kun komplementære baser, dvs. en purin og en pyrimidin, passer sammen. Sammensætningen af de nitrogenholdige baser udgør den genetiske arv.

Se også


Typer af nukleinsyrer

Bestanddele
Nukleinbaser | Nukleosider | Nukleotider | Deoxynukleotider

Ribonukleinsyrer
RNA | mRNA (pre-mRNA/hnRNA) | tRNA | rRNA | aRNA | gRNA | miRNA | ncRNA | piRNA | shRNA | siRNA | snRNA | snoRNA | stRNA | ta-siRNA | tmRNA

Deoxyribonukleinsyrer
DNA | cDNA | gDNA | msDNA | mtDNA

Nukleinsyre analoger
GNA | LNA | PNA | TNA | morpholino

Klonende vektorer
phagemid | plasmid | lambdaphag | cosmid | P1 phag | fosmid | BAC | YAC | HAC

Biokemiske hovedfamilier
Saccharider Kulhydrater Glycosider • • Aminosyrer Peptider Proteiner Glycoproteiner • • Lipider Terpener Steroider Carotenoider
Alkaloider Nukleobaser Nukleinsyrer • • Enzyme cofactors da? Flavonoider Polyketider Tetrapyrroler

tRNA

external image 150px-Schema_ARNt_448_658.pngexternal image magnify-clip.png
Figur 1. Den sekundære struktur af et tRNA-molekyle

external image 350px-TRNA-Phe_yeast_1ehz.pngexternal image magnify-clip.png
Figur 2. Den tredimensionelle struktur af et tRNA-molekyle

tRNA står for transfer-RNA (adaptor-RNA) og findes i cytoplasma hos eukaryoter (f.eks. mennesker) og protoplasma hos prokaryoter (f.eks. bakterier). Der findes én tRNA for hver aminosyre, og under den naturlige proteinsyntese bliver hver tRNA koblet til en aktiveret (aminoacyleret) form af aminosyre. tRNA-molekylet indeholder en 3 baser lang nukleinsyresekvens (antikodon), der er komplementær til den sekvens i genet (kodon), der koder for den respektive aminosyre. Under proteinsyntesen fremføres tRNA til ribosomet af en proteinfaktor (elongeringsfaktor Tu, EF-Tu i bakterier) og aflæser kodon på mRNA. Herved sikres at den korrekte aminosyre inkorporeres i den voksende proteinkæde.

Den tredimensionelle struktur af tRNA er meget velbevaret, idet alle skal kunne passe i det samme aktive site i ribosomet. Den sekundære struktur af tRNA er et "firkløver" (Figur 1), men i tre dimensioner folder tRNA op til en L-form (Figur 2).

mRNA

external image 250px-MRNA-interaction.pngexternal image magnify-clip.png
Interaction af MRNA inden for en celle

mRNA eller messenger RNA er den type RNA, der i ribosomerne bliver oversat til protein ved translation. mRNA udgør kun omkring 1% af alt RNA i cellerne, men har alligevel stor indflydelse på cellens funktion, idet proteiner kun kan dannes med mRNA som skabelon.

Eukaryoter

I eukaryoter dannes mRNA af enzymet RNA polymerase II i cellekernen ved transskription, og modificeres. Modificeringen består af følgende elementer:
  • Capping, hvor der i 5'-enden af pre-mRNA'et tilføjes en cap bestående af tre modificerede nukleotider.
  • Polyadenylering, hvor der i 3'-enden tilføjes en hale af et stort antal adenylatrester; dette finder dog ikke sted for mRNA der koder for histoner.
  • Splejsning, hvor sekvenser kaldet introns inde midt i pre-mRNA'et fjernes, og de resterende sekvenser kaldet exons sættes sammen; deres rækkefølge kan variere, og det er grunden til at mennesker f.eks. kan producere millioner af forskellige antistoffer, selvom vi kun har omkring 20.000 gener.
Efter mRNA'et er blevet modificeret eksporteres det til cytosolen, hvor det translateres af ribosomer.

Prokaryoter

I prokaryoter dannes mRNA af RNA polymerase ved transkription. Samtidig med at det dannes sætter ribosomer sig på mRNA'et og går i gang med at translatere det; det står i kontrast til eukaryoter, hvor transkription og translation er adskilte i tid og rum. Prokaryote mRNA'er koder ofte for flere proteiner; dette kaldes polycistronisk mRNA.



Typer af nukleinsyrer

Bestanddele
Nukleinbaser | Nukleosider | Nukleotider | Deoxynukleotider

Ribonukleinsyrer
RNA | mRNA (pre-mRNA/hnRNA) | tRNA | rRNA | aRNA | gRNA | miRNA | ncRNA | piRNA | shRNA | siRNA | snRNA | snoRNA | stRNA | ta-siRNA | tmRNA

Deoxyribonukleinsyrer
DNA | cDNA | gDNA | msDNA | mtDNA

Nukleinsyre analoger
GNA | LNA | PNA | TNA | morpholino

Klonende vektorer
phagemid | plasmid | lambdaphag | cosmid | P1 phag | fosmid | BAC | YAC | HAC

Biokemiske hovedfamilier
Saccharider Kulhydrater Glycosider • • Aminosyrer Peptider Proteiner Glycoproteiner • • Lipider Terpener Steroider Carotenoider
Alkaloider Nukleobaser Nukleinsyrer • • Enzyme cofactors da? Flavonoider Polyketider Tetrapyrroler




Ribosom


Ribosomet er et cellulært kompleks, som består dels af ribosomalt RNA (rRNA) dels af ribosomale proteiner (r-proteiner). Ribosomet er ansvarlig for "oversættelse" af den genetiske kode i mRNA til de polypeptidkæder, alle proteiner er opbygget af. mRNA er igen en kopi af ét specifikt gen i cellens DNA (arvemasse).

Man kan betragte ribosomet som en fabrik, der bygger et protein ved hjælp af et sæt af instruktioner, der ligger i arveanlæggene. Ribosomer kan findes frit svævende i cellens cytoplasma (cellevæske) eller protoplasma i bakterier. I eukaryoter kan de ligeledes være bundet til det endoplasmatiske retikulum. Ribosomer er enzymer, og det har på det seneste vist sig at den enzymatiske funktion er styret af RNA-delen, ikke protein-delen. Dette adskiller ribosomet fra den største gruppe af enzymer i naturen, der udgøres af proteiner, og betyder at ribosomet er et RNA-enzym (også kaldet ribozym).

Indholdsfortegnelse

[skjul]

Oversigt

external image Ribosome_structure.pngFigure 2: Den store (1) den lille (2) enhed passer sammen.

Ribosomer består i alle organismer af to underenheder, kaldet subunits (Figur 1), der passer sammen (Figur 2). De to underenheder samarbejder om at oversætte informationer fra mRNA til en peptidkæde under den naturlige proteinsyntese (Figur 3). Hver underenhed består af en eller tre meget store RNA-molekyler (ribosomalt RNA eller rRNA) og talrige mindre proteinmolekyler.

Proteinsyntesen

Under proteinsyntesen fæstner den lille underenhed sig på mRNA på det sted, hvor proteinets kode starter. Dette er i prokaryoter guidet af en basesekvens på mRNA (kaldet Shine-Dalgarno sekvensen), der er komplementær til en del af den lille underenheds rRNA (anti-Shine Dalgarno sekvensen). I eukaryoter binder den lille underenhed sammen med en række proteiner (initieringsfaktorer) til starten af mRNA, hvorefter den scanner hen langs mRNA til der findes et startsignal. Startsignalet (også kaldet startkodon) er i alle organismer sekvensen AUG.
Efter den lille underenhed har bundet sig til mRNA og fundet startkodon binder den store underenhed ovenpå og proteinsyntesen kan begynde. Det aktive site i ribosomet består af tre områder (sites), kaldet "A", "P" og "E" (Figur 3):
  • A-site er stedet for Aminoacyl tRNA-binding: Her binder den rette tRNA (transfer-RNA, adaptor-RNA) sig til den næste kodon (kodende element) på mRNA. tRNA-molekylet bringes til ribosomet af en proteinfaktor kaldet elongeringsfaktor Tu (EF-Tu) i prokaryoter eller EF-1a i eukaryoter og er allerede ladet med den pågældende aminosyre. Ved afgivelse af tRNA til ribosomet sker der en hydrolyse af guanosintrifosfatbundet til elongeringsfaktoren. Dette medfører en stor konformationel ændring i proteinet, der derved skubbes ud af ribosomets A-site.
  • P-site er stedet for Peptidyl-tRNA-binding: Efter tRNA er kenkendt i A-sitet bliver aminosyren bundet til tRNA inkorporeret i den voksende kæde ved at hele kæden bundet til tRNA i P-site overflyttes til aminosyren på tRNA i A-site. Denne proces kaldes peptidyloverførsel og katalyseres af det ribosomale rRNA. Deltaljerne i katalysen er endnu ikke helt beskrevne. Efter peptidyloverførsel flyttes tRNA i A-site, der nu binder hele aminosyrekæden over i P-site, mens den tomme tRNA i P-site flyttes til E-site. Denne proces kaldes translokation og katalyseres af et protein kaldet elongeringsfaktor G (EF-G) i prokaryoter og EF-2 i eukaryoter. Processen er energikrævende og involverer forbrug af guanosintrifosfatbundet til elongeringsfaktoren.
  • E-site kaldes også Exit-site: Her ender det tomme tRNA fra P-site efter translokationen og forlader senere ribosomet.
Det samlede resultat af processen er, at der skabes et nyt proteinmolekyle. Peptidkæden skubbes ud igennem en tunnel i den store underenhed (kaldet exit tunnnelen), og folder spontant op til sin aktive, globulære form. Dette kan f.eks. være et enzym med en specifik aktivitet, der er vigtig for cellen.
external image Ribosomer_i_arbete.png
Figur 3 : Oversættelse af mRNA (1) ved hjælp af et ribosom (2) til en polypeptidkæde (3). mRNA begynder ved en start codon (AUG) og slutter ved en stop codon (UAG).

Historie

Ribosomernes struktur og virkemåde, men også de ledsagende molekyler, det såkaldte "oversættelsesapparat", har været genstand for intens forskning fra midten af det 20. århundrede og videre ind i det 21..
Forskning indenfor feltet kulminerede i 2000 med beskrivelsen af den komplette, tredimensionelle struktur af det prokaryote 70S ribosom.

Frie ribosomer

Frie ribosomer findes i alle celler og også i mitokondrier og kloroplaster hos eukaryote organismer. Frie ribosomer producerer for det meste proteiner, som bruges i cellevæsken eller i det organel, hvor de findes.

Membranribosomer

Når bestemte proteiner er dannet af ribosomet, kan det fæstnes til cellekernens membran og det endoplasmatiske retikulum (ER), mens syntesen forløber. Derved indføres de nydannede polypeptidkæder direkte i det ER, hvorfra de bliver transporteret til bestemmelsesstedet. Bundne ribosomer producerer for det meste de proteiner, der bruges i cellemembranen, eller som bliver udstødt af cellen via den process, der kaldes exocytose.

Ribozym


external image 220px-Full_length_hammerhead_ribozyme.pngexternal image magnify-clip.png
Structure of hammerhead ribozyme

Et ribozym (fra ribonukleinsyre enzym, også kaldet RNA-enzym eller katalytisk RNA) er et RNA-molekyle, der katalyserer en kemisk reaktion. Mange naturlige ribozymer katalyserer enten hydrolyse af en af dets egne fosfodiesterbindinger eller hydrolysen af bindinger i andre RNA-strenge, men de har også vist sig dygtige i katalysen af ribosomets aminotransferaseaktivitet.

Forskere inden for studiet af livets oprindelse har produceret ribozymer i laboratoriet, der er i stand til at katalysere deres egen syntese under særlige betingelser, så som et RNA-polymerase-ribosym.[1] Mutagenese og selektion er blevet udført med det resultat at forbedrede varianter af "Round-18"-polymeraseribozym er blevet isoleret i 2001. "B6.61" er er i stand til at tilføje op til 20 nukleotider til en primer-skabelon på 24 timer, indtil den nedbrydes ved hydrolyse af dens fosfodiesterbindinger.[2]

Nogle ribozymer kan spille en vigtig rolle som terapeutiske midler, som enzymer med skræddersyede RNA-sekvenser, som biosensorer og til anvendelse i funktionel genomics og genopdagelse.[3]

Indholdsfortegnelse

[skjul]

Opdagelse

external image 300px-Ribozyme.jpgexternal image magnify-clip.png
Skematisk visning af ribozymkløvning af RNA.

Før opdagelsen af ribozymer var enzymer, der er definerede som katalytiske proteiner,[4] de eneste kendte biologiske katalysatorer. I 1967 foreslog Carl Woese, Francis Crick og Leslie Orgel for første gang, at RNA kunne agere som katalysator. Denne idé var baseret på den opdagelse, at RNA kan danne komplekse sekundærstrukturer.[5] De første ribozymer, der blev opdaget i 1980'erne af Thomas R. Cech, som havde studeret RNA-splejsning i fimrebehårede protozo Tetrahymena thermophila, og Sidney Altman, som havde arbejdet med det bakterielle RNase P-kompleks. Disse ribozymer blev fundet i intronen af et RNA-transkript, som fjernede sig selv fra transkriptet,såvel som i RNA-komponentet af RNase P-komplekset, sem er involveret i modningen af præ-tRNAer. I 1989 fik Thomas R. Cech og Sidney Altman tildelt Nobelprisen i kemi for deres "opdagelse af RNA's katalytiske egenskaber."[6] Termen ribozym blev første gang introduceret af Kelly Kruger et al. i 1982 i en artikel udgivet i magasinet Cell.
Det havde været en fasttømret tese i biologien, at katalyse var forbeholdt proteiner. I bakspejlet giver katalytisk RNA dog god mening. Dette er baseret på det gamle spørgsmål angående livets oprindelse: Hvad kom først; enzymer, der gør cellens arbejde; eller nukleinsyrer, der bærer på den information, der behøves for at producere enzymerne? Nukleinsyrer som katalysatorer omgår dette problem.[7]

I 1970'erne studerede Thomas Cech ved University of Colorado at Boulder udsplejsningen af introns i et ribosomalt RNA-gen i Tetrahymena thermophila. Mens han prøvede at oprense det enzym, der var ansvarligt for splejsningsreaktionen, fandt han ud af, at intronen kunne splejses ud i fravær af noget som helst celleekstrakt. Hvor meget de end prøvede, kunne Cech og hans kolleger ikke påvise noget protein associeret med splejsningsreaktionen. Efter meget arbejde foreslog Cech, at RNA'ets intronsekvensdel kunne bryde og gendanne fosfodiesterbindinger. Omkring samme tid studerede Sidney Altman, som er professor ved Yale University, den måde, hvorpå tRNA-molekyler efterbehandles i cellen, og han og hans kolleger isolerede et enzym kaldet RNase-P, som er ansvarligt for omdannelsen af et forstadie-tRNA til et aktivt tRNA. Til deres store overraskelse fandt de ud af, at RNase-P ud over protein indeholdt RNA, og at RNA var den essentielle komponent i det aktive enzym. Dette var en så fremmed ide, at de havde vanskeligheder i forbindelse med at publicere deres opdagelser. Det følgende år påviste Altman, at RNA kan agere katalysator, idet han viste, at RNase-P's RNA-del kunne katalysere kløvningen af forstadie-tRNA (præ-tRNA) til aktivt tRNA i fravær af enhver proteinkomponent.

Siden Cechs og Altmans opdagelser har andre forskere opdaget andre eksempler på selvkløvende RNA eller katalytiske RNA-molekyler. Mange ribozymer har enten et hairpin-formet aktivt center eller en unik sekundærstruktur, der tillader dem at kløve andre RNA-molekyler med specifikke sekvenser. Det er nu muligt at lave ribozymer, der specifikt kan kløve et bestemt RNA-kolekyle. Disse RNA-katalysatorer kan anvendes farmaceutisk. For eksempel er ribozymer blevet designet til at kløve HIVs RNA. Hvis sådanne ribozymer blev lavet af en celle, ville alle indkomne viruspartikler få deres RNA-genom kløbet af ribozymet, hvilket ville forhindre infektion.

Aktivitet

Selvom de fleste ribozymer er forholdsvis sjældne i cellen, er deres roller nogle gange essentielle for livsprocesserne. For eksempel er den funktionelle del af ribosomer, den molekylære maskine der translaterer RNA til proteiner, fundamentalt et ribozym. Ribozymer har ofte divalente metalioner såsom Mg2+ som cofaktorer.

RNA kan også agere arvemateriale, hvilket fik Walter Gilbert til at foreslå, at cellen i tidligere tider brugte RNA både som genetisk materiale og som strukturelt og katalytisk molekyle, i stedet for, som i dag, at dele disse funktioner mellem DNA og protein. Denne hypotese blev kendt som "RNA-verden-hypotesen" i forbindelse med studiet af livets oprindelse.

Hvis ribozymer var de første molekylære maskiner brugt af tidlige livsformer, kunne tilbageværende ribozymer - såsom ribosommaskineriet - betragtes som levende fossiler for et liv baseret primært på nukleinsyrer.

Referencer om ribozym

  1. Johnston W, Unrau P, Lawrence M, Glasner M, Bartel D (2001). "RNA-catalyzed RNA polymerization: accurate and general RNA-templated primer extension". Science 292 (5520): 1319–25. doi:10.1126/science.1060786. PMID 11358999. http://web.wi.mit.edu/bartel/pub/publication_reprints/Johnston_Science01.pdf.
  2. Zaher HS, Unrau P (2007). "Selection of an improved RNA polymerase ribozyme with superior extension and fidelity". RNA 13 (7): 1017–26. doi:10.1261/rna.548807. PMID 17586759. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=PubMed&cmd=Retrieve&list_uids=17586759.
  3. Hean J and Weinberg MS (2008). "The Hammerhead Ribozyme Revisited: New Biological Insights for the Development of Therapeutic Agents and for Reverse Genomics Applications". RNA and the Regulation of Gene Expression: A Hidden Layer of Complexity. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-25-7.
  4. Enzyme definition Dictionary.com Accessed 6 April 2007
  5. Carl Woese, The Genetic Code (New York: Harper and Row, 1967).
  6. The Nobel Prize in Chemistry 1989 was awarded to Thomas R. Cech and Sidney Altman "for their discovery of catalytic properties of RNA".
  7. RNA Catalysis (Jan 2007). "http://adsabs.harvard.edu/abs/1984OrLi...14..291V". http://adsabs.harvard.edu/abs/1984OrLi...14..291V. Hentet 2007-08-04 .

Eksterne henvisninger om ribozym



RNA-polymerase

external image 220px-T7_RNA_polymerase_at_work.pngexternal image magnify-clip.png
RNA polymerase (blå) fra T7-bakteriofagen under transkription

RNA polymerase er et enzym, der katalyserer dannelsen af RNA ud fra en DNA-skabelon. RNA polymeraser findes i stort set alle levende celler samt visse virus, og består i alle tilfælde af flere polypeptider, der tilsammen udgør enzymet.

Eukaryoter

I eukaryoter opdeles RNA polymeraser i følgende tre typer:
  • RNA polymerase I, der danner rRNA
  • RNA polymerase II, der danner mRNA og snRNA
  • RNA polymerase III, der danner tRNA

Prokaryoter

I prokaryote celler findes kun en enkelt RNA polymerase, der står for al transskription.

Reaktionsmekanisme

RNA polymeraser katalyserer påsættelsen af nukleotider (enten ATP, CTP, GTP eller UTP) på den voksende RNA-streng, ved en reaktion, der skematisk kan fremstilles således:
(NMP)n + NTP → (NMP)n+1 + PPi

I RNA polymerasens aktive site sidder to metalioner (normalt magnesium), der holdes i position af tre af enzymets aspartat-aminosyrer. Den ene metalion binder den inderste fosfatgruppe på det næste nukleotid der skal tilføjes, hvilket gør det muligt for 3'-OH-gruppen på RNA-kæden at lave et nukleofilt angreb på nukleotidet, hvorved kæden forlænges. Den anden metalion koordinerer nukleotidets andre to fosfatgrupper, der efter reaktionen frigøres som pyrofosfat. Pyrofosfat hydrolyseres meget hurtigt i cellen, hvilket sikrer at reaktionen ikke kan løbe baglæns.
Hentet fra "http://da.wikipedia.org/w/index.php?title=RNA-polymerase&oldid=5661016"



Polypeptid


external image 200px-Alpha_sheet_bonding_schematic-color.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Polypeptid

Et polypeptid er et peptid der består af mindst 10 aminosyrer, som er bundet sammen af peptidbindinger. Kortere polypeptider benævnes oligopeptid (græsk. Oligo: få).

Polypeptider kan være af såvel naturlig som kunstig herkomst. Består et polypeptid af mere end 100 aminosyrer, bliver de betegnet som proteiner, dog er der for et protein flere nødvendige betingelser. Er højmolekylære makropeptider forbundet gennem vand- eller disulfidforbindelser, benævnes disse protein.

Peptider kan også være starten på et enzym.

Se også



Peptid


external image 200px-Peptide_model_s.jpgexternal image magnify-clip.png
Model af peptid

external image 450px-Tetrapeptide_structural_formulae_v.1.pngexternal image magnify-clip.png
Tetrapeptid

Et peptid er en organisk kemisk forbindelse som består af små kæder (almindeligvis op til 50) af aminosyrer bundet sammen af peptidbindinger. Peptider biosyntetiseres af mRNA/tRNA/ribosom systemet.
Peptider kan også være et resultat af nedbrydning af proteiner, f.eks. ved nedbrydning/fordøjelse i cellerne eller tarmkanalen. Peptider adskiller sig kun fra protein ved størrelse, protein er et polypeptid.

Enkelte proteiner som forekommer i menneskers næring som gluten, kasein (mælkeprotein), æg eller spinat kan igennem fordøjelsesprocessen omsættes til opioide peptider. Disse peptider påvirker kroppen på samme måde som morfin. Personer hvis krop ikke er i stand til at forarbejde disse peptider, kan i sidste ende udvikle fysiske og psykiske sygdomme.

Begrebet peptid blev præget af den tyske kemiker Hermann Emil Fisher. Navnet peptid blev sammensat af orderne pepton (græsk. Peptos: fordøje) og endelsen på polysaccharid.

Peptider navngives ud fra de aminosyrer de består af, startende fra den N-terminale ende (enden med den frie aminogruppe), f.eks. benævnes carnosin (bestående af en alanin- og histidinrest) alanylhistidin.

Inddeling

  • Oligopeptid(græsk. oligo: få) – består af op til ca. 10 aminosyrer
    • Dipeptid – består af 2 aminosyrer
    • Tripeptid – består af 3 aminosyrer
  • Polypeptid(græsk. poly: mange) – består af mere end ca. 10 aminosyrer
    • Makropeptid – består af mere end 100 aminosyrer; betegnelsen anvendes sjældent

Se også

Links


Proteinsyntese

Proteinsyntese er indenfor biologien, navnet for den proces hvormed proteiner bliver dannet ud fra aminosyrer. Når processen foregår i en celle kaldes den for proteinbiosyntese eller translation. Det er også muligt at fremstille proteiner ved kemisk syntese, dette kaldes peptidsyntese. Ved biosyntesen er mRNA-strengen en skabelon for det protein der skal syntetiseres, den aflæses, og informationen benyttes til at skabe en lang kæde af aminosyrer; proteinet.

Processen

external image 300px-Ribosome_mRNA_translation_en.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Translation

Hvis en celle mangler et bestemt protein, sender den en besked ind i cellekernen, til det bestemte kromosom, som indeholder lige det gen for proteinet som cellen behøver. Når cellen skal lave proteinet sker det i noget vi kalder for proteinsyntesen. Man kan opdele processen i 7 dele. De 6 af dem er:
  1. Inde i cellen åbnes DNA-molekylet. Det sker ved hjælp af et enzym kaldet Helikase som skiller baseparrene fra hinanden. Basepar er et par nukleotider, enten A-T eller G-C. A vil altid forbinde sig til T, og C vil altid forbinde sig til G, det kaldes baseparringsreglen.
  2. Så laves der en kopi af den ene DNA streng, kaldet den kodende streng, som er komplimentær til skabelonsstrengen. Kopien kaldes mRNA. Baseparringsreglen gælder stadig, men her er T skiftet ud med U. Så nu hedder det C og G og A og U.
  3. mRNA glider fra cellekernen gennem en kernepore ud i cellens cytoplasma også kaldet celleslimen, hvor den binder sig til et ribosom, og på samme tid bliver DNA strengen lukket igen af enzymet Polymerase. Ribosomet læser baseparrene på mRNA-strengen i par af tre, kaldet en triplet, f.eks. UGC. Ribosomet kalder nu på tRNA som har en tilsvarende triplet og det henter så en aminosyre ifølge Den Genetiske Kode.
  4. tRNA transporterer aminosyren fra cytoplasma til ribosomet.
  5. tRNA binder sig til mRNA da den har en triplet komplimentær til mRNA strengen.
  6. tRNA afviser aminosyren, og efterhånden som mRNA bliver aflæst bindes aminosyrerne sammen til et protein.

Overblik over proteinbiosyntese

Den genetiske information på DNA-molekylet udnyttes af cellen til at producere proteiner, som opretholder cellens funktioner. Informationen oversættes til mRNA (denne del af processen kaldes transkription), som afkodes på ribosomet (se artiklen ribosom). Hvert codon på mRNA koder for en enkelt aminosyre. Aminosyrerne bringes til ribosomet af transporter RNA (tRNA) der endvidere specifikt genkender codon på mRNA. Den enkelte aminosyre er koblet til den korrekte tRNA ved dannelse af en esterbinding, katalyseret af aminoacyl-tRNA syntetaser, specifikke for både aminosyre og tRNA.
Proteinbiosyntesen på ribosomet foregår i fire faser:
  • initiering (begyndelse)
  • elongering (forlængelse)
  • terminering (afslutning)
  • recycling (genbrug)

Under elongeringen foregår den egentlige proteinbiosyntese. Elongeringsfaktor Tu(EF-Tu) beskytter aminoacyleret tRNA (aa-tRNA) imod hydrolyse af esterbindingen mellem aminosyren og tRNA. Et aa-tRNA i det ternære kompleks aa-tRNA:EF-Tu:GTP genkender et codon på mRNA. Elongeringsfasen i proteinbiosyntesen styres desuden af translokationsfaktoren EF-G, som flytter mRNA på ribosomet, således at det næste codon eksponeres.

Terminering

Terminering af proteinbiosyntesen katalyseres af termineringsfaktorer (RF). I bakterier findes RF1 og RF2, som genkender de tre stop-codons og forårsager adskillelsen af det nydannede protein fra adskillelsen af det ribosomale kompleks. I eukaryote celler (med cellekerne) findes tilsvarende eRF1 (funktionelt ækvivalent til både RF1 og RF2) og eRF3, mens man endnu ikke har isoleret nogen faktor ækvivalent til den bakterielle RRF.
Proteinbiosyntesens elongeringsfase forløber i vid udstrækning analogt i pro- og eukaryoter. Termineringsfasen, derimod, har flere udprægede forskelle mellem bakterier og eukaryoter. Tilstedeværelsen af to termineringsfaktorer (RF1 og RF2) i prokaryoter, der genkender de tre stopcodons, sammenlignet med bare én faktor i eukaryoter (eRF1) er et eksempel. De to termineringsfaktorer i bakterier anvendes forskelligt, og har en vis regulerende virkning på ekspressionsniveauet af forskellige proteiner i cellen. En anden forskel på bakterier og eukaryoter er kompleksdannelsen mellem den primære (eRF1) og sekundære (eRF3) termineringsfaktor, forud for binding til ribosomet. I bakterier er funktionen af RF3 udelukkende at recycle RF1/RF2, efter funktion af den primære termineringsfaktor, på ribosomet. Der er udpræget sekvenshomologi mellem den bakterielle RF3 og den eukaryote eRF3, men dette er ikke tilfældet for RF1/RF2 og eRF1. De to bakterielle faktorer har indbyrdes stor sekvenshomologi, men har stort set ingen homologi til den eukaryote faktor. Dette antyder at termineringsfaktorerne, evolutionært er opstået af to omgange.

I gruppen archeae eksisterer en primær termineringsfaktor, med stor homologi til den eukaryote faktor. Interessant nok har bakterien Mycoplasma kun én primær termineringsfaktor, med stor sekvensmæssig homologi til de bakterielle faktorer RF1/RF2. I denne organisme bruges codonet UGA, der normalt er et stop codon specifikt for RF2, som kode for aminosyren tryptophan.

Protein


external image 200px-1axc_tricolor.pngexternal image magnify-clip.png
Skematisk fremstilling af et proteins struktur.

Proteiner er store molekyler (makromolekyler) der er essentielle komponenter af alle levende organismer. De deltager i alle cellulære processer og fungerer som biologiske byggesten og som enzymer (katalysatorer) for de kemiske reaktioner der foregår i alle levende organismer. Andre eksempler på proteiner er antistoffer (immunoglobuliner), (nogle) hormoner, transportmolekyler, celleadhæsionsmolekyler og lectiner. Proteiner udgør en fundamental del af de levende organismer, og hvis et protein af den ene eller den anden grund er "beskadiget" som efter en mutation eller slet ikke dannes, går det ud over den enkelte organismes funktion.
Proteiner er også energigivende næringsstoffer og den fysiologiske brændværdi er 17kJ/g. Det kemiske energiindhold i proteiner er generelt større og afhænger af det specifikke protein.
For udforskningen af proteiners opbygning modtog den amerikanske kemiker Linus Pauling Nobelprisen i kemi i 1954.

Indholdsfortegnelse

Proteiners opbygning

Proteiner består af polypeptidkæder (poly betyder mange), der er opbygget af aminosyrer som er kovalent sammenbundet via peptidbindinger. En polypeptidkæde er altså en kæde, der består af mange peptidbindinger. Korte kæder benævnes ofte oligopeptid eller blot peptid. Der er ikke defineret nogen grænse for, hvor lang en kæde skal være, for at kunne kaldes et polypeptid.
Proteiner er opbygget fra et repertoire på 22 forskellige aminosyrer, der kaldes de proteinogene aminosyrer. Normalt ses kun 20 af dem, og det er kun disse 20 der indgår i en nysyntetiseret peptidkæde; de sidste 2 (hydroxyprolin og selenocystein) dannes ved post- eller kotranslationel modifikation.

Den primære struktur

Proteiners opbygning beskrives på fire niveauer. Det laveste niveau kaldes den primære struktur eller den kovalente struktur. Disse to begreber er ikke helt identiske. Den primære struktur beskriver aminosyrernes rækkefølge. Denne er unik for et bestemt protein og er bestemt af generne. Den primære struktur kaldes også for den kovalente struktur, i hvilket tilfælde beskrivelsen også omfatter disulfidbroer.

Den sekundære struktur

external image 200px-1FBN_Fibrillarin..pngexternal image magnify-clip.png
Proteinet fibrillarin indeholder både helixer (røde cylindre) og strenge (blå pile).

Den sekundære struktur er mønstre som polypeptidkæden kan være foldet i. Disse kaldes for strukturelementer, og inkluderer α-helix og β-strenge, som holdes sammen af hydrogenbindinger eller af β-turns. En del af en polypeptidkæde som ikke er foldet kaldes for tilfældig kæde eller random coil.
Det er aminosyrerne som bestemmer hvilke sekundære strukturelementer der er til stede, eller ikke til stede, i et protein. Nogle aminosyrer har stor tilbøjelighed til at fremme dannelsen af helixer, andre fremmer dannelsen af strenge og andre igen foretrækker en tilfældig kæde. Men de fleste af aminosyrerne kan dog tvinges til at antage en ufavorabel struktur, hvis de sidder i mellem andre aminosyrer som foretrækker lige netop denne.
Nogle proteiner indeholder næsten kun en slags strukturelement, mens andre består af en blanding af forskellige slags.

Den tertiære struktur

Den tertiære struktur er den måde de enkelte sekundære stukturelementer ligger i forhold til hinanden. F.eks. er en polypeptidkæde der består af 5 helixer sjældent blot 5 helixer som flyder rundt i mellem hinanden. I stedet pakkes de ofte sammen for at holde fast på en ligand, eller for at forhindre vand eller salt at trænge ind. De sekundære strukturelementer holdes i sådanne tilfælde sammen af hydrogenbindinger, ionbindinger, svovlbroer eller hydrofobe interaktioner.

Den kvarternære struktur

external image 200px-1A0L_Human_Beta-Tryptase04.pngexternal image magnify-clip.png
Et eksempel på et protein som har fire subunits. De er tegnet i hver sin farve.

Et proteins kvarternære struktur er når flere polypeptidkæder sættes sammen til et stort protein. De enkelte polypeptider kaldes så for subunits eller underenheder.

Posttranslationale modifikationer

Mange proteiner modificeres med andre funktionelle grupper eller ændres strukturelt som for eksempel glycoproteiner. Et eksempel på en meget almindelig modifikation er etableringen af en disulfidbro mellem to cysteiner. Andre eksempler på modifikationer er: acylering, acetylering, metylering, amidering, biotinylering, formylering, gamma-carboxylering, glutamylering, glucosylering, glycinylering, hydroxylering, iodinering, isoprenylering, myristinoylering, farnesylering, geranylgeranylering, oxidering, palmitinoylering, phosphorylering, polysialylering og sulfatering. Desuden kovalent addering af hæm, GPI-anker, nucleotider, flavin, phosphatidylinositol, og andre proteiner/oligopeptider.

Typer af proteiner

Proteiner inddeles groft i to hovedklasser:

De to typer af proteiner har forskellige egenskaber pga. de meget forskellige miljøer de befinder sig i.

Vandopløselige proteiner

Vandopløselige proteiner findes overalt i celler og i den extracellulære væske. For at være opløselige i vand, som er et polært solvent, har denne type proteiner ofte mange ladede aminosyrer og uladede aminosyrer med hydrofile sidekæder, der sidder så de vender ud imod solventet (vand).
Hydrofobe aminosyrer er ofte 'gemt væk' inde i proteinets rumlige struktur, således at de vender væk fra vandet. Det er energetisk ufavorabelt at tvinge hydrofobe aminosyrer ud i et polært solvent, de foretrækker at interagere med andre hydrofobe aminosyrer. Disse hydrofobe interaktioner er medvirkende til at stabilisere proteiners rumlige struktur.

Membranproteiner

external image 220px-PeriferalMP.pngexternal image magnify-clip.png
Perifere membranproteiners interaktion med membranen. A+B. Forskellige typer af hydrofobe interaktioner, C. Forankring via fedtsyrekæde, D. Elektrostatisk interaktion.

Der er to slags membranproteiner, de perifere membranproteiner og de integrerede membranproteiner. Perifere membranproteiner findes i tæt kontakt med membranen, og er ofte bundet til denne via f.eks. hydrofobe eller elektrostatiske interaktioner. Andre er forankret i lipiddobbeltlaget v.hj.a f.eks. en kovalent bundet fedtsyre. Mange perifere membranproteiner kan løsnes fra membranen ved at ændre på f.eks. pH, temperatur eller saltkoncentration.

De integrerede membranproteiner sidder inde i membranens lipiddobbeltlag, nogle er næsten helt gemt i dobbeltlaget, mens andre stikker ud af membranen på den ene eller begge sider.

external image 200px-IntegralMP.pngexternal image magnify-clip.png
Integrerede membranproteiner. A. Transmembran alfa-helixer, B. Beta-tønde.

Lipiddobbeltlaget kan betragtes som solvent for de integrerede membranproteiner. Dobbeltlagets centrale del, som består af fedtsyrekæder, er apolært og hydrofobt. Det betyder at den del af membranproteiner der sidder inde i membranen, i modsætning til vandopløselige proteiner, har hydrofobe aminosyrer på overfladen. Proteiner der fungerer som vand- eller ionkanaler har typisk hydrofile aminosyrer vendende ind mod kanalens centrum.

Nedbrydning af proteiner i kroppen

Proteiner som vi indtager med føden bruges ikke i kroppen i de respektive strukturer de har, når de indtages. Som tidligere nævnt er proteiner opbygget af aminosyrer, som skal ses som en slags byggeklodser. Når proteiner indtages, nedbrydes de således til enkelte aminosyrer, dog findes der stadig enkelte dipeptider og tripeptider (henholdsvis 2 og 3 aminosyrer sat sammen). Nedbrydningen begynder i mavesækken, hvor det proteolytiske enzym pepsin kløver proteinerne i mindre stykker. De mindre stykker bliver videre nedbrudt i tolvfingertarmen af flere forskellige proteolytiske enzymer, de vigtigste er trypsin og chymotrypsin, ned til korte aminosyrekæder, kaldet peptider. Den sidste kløvning sker af proteolytiske børstensømenzymer, hvoraf det vigtiste er enterokinase og herefter er kun få di- og tripeptider at finde. Resten er omdannet til enkelte aminosyrer. Nu transporteres aminosyrerne, samt di- og tripeptiderne ind i tarmepithelcellerne vha. transportører, igennem disse celler og optages via cellens basolaterale membran i blodkarrene. Fra blodkarrene transporteres de rundt til alle kroppens celler, hvori de fungerer som byggeklodser for syntese af nye proteiner. Syntesen på celleniveau foregår hovedsageligt i det Endoplasmatiske Reticulum

'Proteiner som molekylære byggesten

Cellens byggesten er bl.a. de strukturelle proteiner, der fungerer som "mursten": kollagen og keratin i f.eks. insekters exo-skelet, hud, hår, uld, næb, hove, klove, kløer, horn og negle. Muskelfibre er bygget op blandt andet af strukturelle proteiner.

Proteiner som enzymer, biologiske katalysatorer

Proteiner, der virker som katalysatorer, kaldes enzymer. De er vigtige, da mængden af de enkelte enzymer styrer, hvor hurtigt de forskellige biokemiske reaktioner forløber. Dermed styrer de f.eks. den enkelte celles stofskifte. Enzymers navn ender ofte på -ase, og fortæller om deres virkning. F.eks. virker enzymet alkohol dehydrogenase formelt ved at fjerne hydrogen fra alkohol, og omdanne det til acetaldehyd. Der er dog undtagelser, som f.eks. fordøjelsesenzymet trypsin. Proteiner udgør en fundamental del af de levende celler, og hvis et protein af den ene eller den anden grund er "beskadiget" som efter en mutation eller slet ikke dannes, går det ud over den enkelte celles funktion.

Proteiner som ligand-bindende molekyler

Proteiners meget specifikke binding af ligander danner også basis for mange andre funktioner. Som eksempler kan nævnes antistoffer (immunoglobuliner), hormoner, transportmolekyler, enzymhæmmere, adhæsionsmolekyler, receptorer og lectiner.

Se også


Kilder/henvisninger

Commons-logo.svg
Commons-logo.svg

Wikimedia Commons har billeder og/eller lyd med forbindelse til:
Protein

Aminosyre

external image 200px-Amino_acid2.pngexternal image magnify-clip.png
Generel struktur af en aminosyre

I kemi er en aminosyre ethvert molekyle, som indeholder både en aminogruppe og carboxylsyregruppe.
I biokemi bliver den kortere og mere generelle term aminosyre hyppigt anvendt om alfa-aminosyrer. En alfa-aminosyre er en aminosyre hvor amino- og carboxylsyregruppen er forbundet til samme kulstofatom. Nogle molekyler som prolin indeholder ikke en aminogruppe og er derfor ikke kemisk set en aminosyre. Teknisk set er proline en iminosyre, men bliver også klassificeret som en aminosyre, fordi den har funktionelle ligheder med ægte aminosyrer i celler.

Aminosyrer der sidder i et peptid eller et protein kaldes aminosyrerester. Når aminosyrer sættes sammen til peptider dannes en såkaldt peptidbinding under fraspaltning af et vandmolekyle. Af dette vandmolekyles tre atomer stammer et brintatom fra aminogruppen på en ene aminosyre, mens et brint og et iltatom stammer fra carboxylsyregruppen på den anden aminosyre. Der fjernes altså atomer fra aminosyren når den sættes sammen med en anden aminosyre. Det der bliver tilbage kaldes aminosyreresten.

Indholdsfortegnelse


Overblik

Alfa-aminosyrer er byggestenene til proteiner. Aminosyrer forener sig i en kondensationsreaktion, hvilket afgiver vand og den nye aminosyrerest holdes sammen med de andre med en peptidbinding. Proteiner defineres af deres unikke sekvens af aminosyrerester: denne sekvens er proteinernes primærstruktur og fungerer på samme måde som alfabetets bogstaver, der sættes sammen til sætninger.

Tyve standardaminosyrer bruges af celler i proteinsyntese, og disse er specificeret af en generel genetisk kode. Disse 20 aminosyrer biosyntetiseret fra andre molekyler, men organismer afviger i hvilke de kan syntetisere og hvilke de må have tilført gennem diæt. De, der ikke kan syntetiseres i en pågældende organisme, kaldes essentielle aminosyrer.

Funktioner i proteiner

external image 300px-Protein-primary-structure.pngexternal image magnify-clip.png
Et polypeptid er en kæde af aminosyrer.

Aminosyrer er de basale strukturelle byggesten i proteiner. De danner korte polymerkæder kaldet peptider eller længere kæder kaldet enten polypeptider eller proteiner. En sådan dannelsesproces fra en mRNA-skabelon kendes under navnet translation, der er en del af proteinsyntese. Tyve aminosyrer kodes for af den genetiske kode og kaldes proteinogeniske aminosyrer. Andre aminosyrer indeholdt i proteiner dannes oftest ved posttranslationel modifikation, hvilket er en række modifikationsprocesser, der sker efter translationen i proteinsyntesen. Disse modifikationer er ofte essentielle for et proteins funktion og regulering. For eksempel tillader carboxyleringen af glutamat en bedre binding til calciumcationer og en hydroxylering af prolin er kritisk i henhold til at bevare bindevæv og respondere på oxygenmangel. Sådanne modifikationer kan også bestemme lokaliseringen af proteinet; tilføjelsen af lange hydrofobe grupper kan få proteiner til at binde til phospholipidmembraner.

Generel struktur

Uddybende
Uddybende
Uddybende artikel: Standardaminosyre.
external image 300px-AminoAcidball.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Generel struktur af en α-aminosyre med aminogrupoen til venstre og carboxylgruppen til højre.
I strukturen vist til højre repræsenterer R en sidekæde specifik for hver enkelt aminosyre. Den centrale carbonatom, kaldes Cα, er et chiralt center (med undtagelse af glycin) til hvilket de to terminaler samt R-gruppen er påsat. Aminosyrer klassificeres normalt efter sidekædernes egenskaber og opdeles således i fire grupper: Sidekæden kan opføre sig som en svag base, en svag syre, hydrofil, hvis den er polær, og hydrofob, hvis den er upolær. De forskellige aminosyrers (og deres sidekæders) egenskaber er listet i artiklen Standardaminosyre.
Frasen "branched-chain amino acids" eller BCAA bruges nogle gange til at beskrive aminosyrer med alifatiske sidekæder, der ikke er lineære. Disse er leucin, isoleucin og valin. Prolin er den eneste proteinogene aminosyre, hvis sidekæde er bundet til α-aminogruppen og dermed også den eneste, der indeholder en sekundær amin på den position. Prolin er nogle gange blevet defineret som en iminosyre, men dette er ikke korrekt i den nuværende nomenklatur.[1]

external image 200px-D%2BL-Alanine.gifexternal image magnify-clip.png
To optiske isomerer af alanin.

Isomeri

De fleste aminosyrer kan eksistere i to optiske isomerer betegnet D og L. L-aminosyrerne repræsenterer majoriteten af de i proteiner tilstedeværende aminosyrer. D-aminosyrer findes i nogle proteiner produceret af eksotiske havorganismer såsom keglesnegle.[2] Bakteriers peptidoglucancellevægge er også rige på D-aminosyrer.[3]
L- og D-konventionerne for aminosyrekonfigurationer refererer ikke til den optiske aktivitet for selve aminosyren, men snarere til den optiske aktivitet for den pågældende isomer af glyceraldehyd, som har en lignende stereokemi. S-glyceraldehyd er venstredrejende og R-glyceraldehyd er højredrejende, og således kaldes S-aminosyrer L-aminosyrer selv om de ikke er venstredrejende og R-aminosyrer kaldes ligeledes D-aminosyrer selv om de ikke er højredrejende.
Der er to undtagelser til disse generelle regler for aminosyreisomeri: Glycin, hvor R = H, har ingen isomere former, da alfa-carbonet bærer to identiske grupper (hydrogen); og cystein hvor L

S og D

R byttes om til L

R og D

S. Cystein er struktureret i lighed med de andre aminosyrer (med hensyn til glyceraldehyd), men svovlatomet alternerer fortolkningen af Cahn-Ingold-Prelog-prioritetsregelen.

Reaktioner

Da aminosyrer har både en primær aminogruppe og en primær carboxylgruppe kan de indgå i de fleste reaktioner associeret med disse funktionelle grupper. Reaktionstyperne indbefatter nukleofil addition, dannelse af en amidbinding og dannelse af en imin for amingruppen og forestring, dannelse af en amidbinding samt decarboxylering for carboxylsyregruppen. Aminosyrers sidekæder kan også indgå i reaktioner. Typen af reaktion er bestemt af kædernes funktionelle grupper og beskrives således i artikler for de enkelte aminosyrer.

Dannelse af peptidbinding

external image 400px-Peptidformationball.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Kondensationen af to aminosyrer ved dannelsen af en peptidbinding.

Et aminosyremolekyle kan reagere med et andet og danne en amidbinding, da både amino- og carboxylsyregruppen er i stand til dette. Denne polymerisering af aminosyrer skaber proteiner. Denne kondensationsreaktion giver en nydannet peptidbinding samt et vandmolekyle. I celler foregår denne reaktion ikke direkte. I stedet aktiveres aminosyren først ved sammenkobling med et tRNAmolekyle med en esterbinding. Denne aminoacyl-tRNA produceres i en ATP-afhængig reaktion foretaget af en aminoacyl-tRNA-syntetase.[4] Denne aminoacyl-tRNA optræder dernæst som substrat for ribosomet, som katalyserer den elongerende proteinkædes aminogruppes angreb på på esterbindingen.[5] Som resultat af denne mekanisme er alle proteiner, der laves af ribosomer, syntetiseret med N-terminalen som begyndelsespunkt, hvormed C-terminalen bevæger sig stødt væk.

Alle peptidbindinger dannes dog ikke på samme måde. I nogle få tilfælde syntetiseres peptider af specifikke enzymer. For eksempel bliver tripeptidet glytathion, der er en essentiel del af cellers forsvar mod oxidativt pres, syntetiseret i to etaper fra frie aminosyrer.[6] I første etape kondenserer gamma-glutamylcysteinsyntetase cystein og glutaminsyre gennem en peptidbinding dannet mellem sidekædecarboxylgruppen af glutamat (dens sidekædes gamma-carbon) og cysteins aminogruppe. Dette dipeptid kondenseres med glycin af glutathionsyntetase til dannelsen af glutathion.[7]
I kemi syntetiseres peptider ved en række af reaktioner. En af de mest brugte er den såkaldte faststadie peptidsyntese, hvor der bruges aromatiske oximderivater af aminosyrer som aktiverede enheder. Disse tilføjes i sekvens til den voksende polypeptidkæde, som er fastgjort til en fast harpiksbase.[8]

Aminosyrer
Aminosyrer

1. aminosyre; 2, zwitterion struktur; 3, to aminosyrer som sidder sammen via en peptidbinding (den fede streg).

Hydrofile og hydrofobe aminosyrer

Afhængig af polariteten af en aminosyres sidekæde er deres hydrofile eller hydrofobe karakter. Disse egenskaber er vigtige i proteinstrukturer og protein-protein-interaktioner. Vigtigheden af sidekædernes fysiske egenskaber illustreres ved de enkelte aminosyreresters interaktion med andre strukturer – både inden for det enkelte protein og mellem proteiner. Distributionen af hydrofile og hydrofobe aminosyrer bestemmer den tertiære struktur af et protein og deres fysiske placering på ydersiden af hver peptidkæde bestemmer den kvarternære struktur. For eksempel har opløselige proteiner overflader, der er rige på polære aminosyrer såsom serin og threonin, mens integrerede membranproteiner ofte har en ydre ring af hydrofobe aminosyrer, der hæfter dem til lipiddobbeltlaget, og proteiner ankret til membranen har en hydrofob ende, der sidder fast i membranen. Ligeledes har proteiner, der skal binde til positivt ladede molekyler, overflader, der i høj grad består af negativt ladede aminosyrer som glutamat og aspartat, mens proteiner, der binder til negativt ladede molekyler, ofte har en overflade, der er rig på lysin og arginin, som er positivt ladede. For nylig er en skala for polaritet baseret på fri energi for hydrofob interaktion blevet taget i brug.[9]
Proteiners hydrofile og hydrofobe interaktioner behøver ikke udelukkende at afhænge af aminosyrernes sidekæder. Ved forskellige posttranslationelle modifikationer kan andre kæder føjes til proteinerne og danne hydrofobe lipoproteiner eller hydrofile glycoproteiner.

Tabel over standardaminosyrer, forkortelser og sidekædeegenskaber

Nuvola apps download manager2-70%.svg
Nuvola apps download manager2-70%.svg
Se også: Standardaminosyre.

Aminosyre
3-bogstav
1-bogstav
Sidekædepolaritet
Basisk eller sur sidekæde
Hydropatiindeks[10]
Alanin
Ala
A
upolær
neutral
1,8
Arginin
Arg
R
polær
basisk (kraftigt)
-4,5
Asparagin
Asn
N
polær
neutral
-3,5
Asparaginsyre
Asp
D
polær
sur
-3,5
Cystein
Cys
C
polær
neutral
2,5
Glutaminsyre
Glu
E
polær
sur
-3,5
Glutamin
Gln
Q
polær
neutral
-3,5
Glycin
Gly
G
upolær
neutral
-0,4
Histidin
His
H
polær
basisk (svagt)
-3,2
Isoleucin
Ile
I
upolær
neutral
4,5
Leucin
Leu
L
upolær
neutral
3,8
Lysin
Lys
K
polær
basisk
-3,9
Methionin
Met
M
upolær
neutral
1,9
Fenylalanin
Phe
F
upolær
neutral
2,8
Prolin
Pro
P
upolær
neutral
-1,6
Serin
Ser
S
polær
neutral
-0,8
Threonin
Thr
T
polær
neutral
-0,7
Tryptofan
Trp
W
upolær
neutral
-0,9
Tyrosin
Tyr
Y
polær
neutral
-1,3
Valin
Val
V
upolær
neutral
4,2
Udover de normale aminosyreforkortelser, er der historisk blevet brugt nogle andre i tilfælde, hvor proteinsekventering eller røntgenkrystallografiske analyser af et peptid eller protein ikke har kunnet etablere identiteten af en bestemt aminosyrerest fuldstændigt. Dem, de ikke kunne skelne imellem, er de følgende par af aminosyrer:
Flertydig aminosyre
3-bogstav
1-bogstav
Asparagin eller asparaginsyre
Asx
B
Glutamin eller glutaminsyre
Glx
Z
Leucin eller isoleucin
Xle
J
Uspecificeret eller ukendt aminosyre
Xaa
X
Unk bruges nogle gange i stedet for Xaa, men er mindre standardiseret.

Ikke-standardaminosyrer

external image 200px-L-selenocysteine-2D-skeletal.pngexternal image magnify-clip.png
Aminosyren selenocystein.

Udover de tyve standardaminosyrer er der en umådelig række af "ikke-standard"-aminosyrer. To af disse kan specificeres ved den genetiske kode, men er dog sjældne i proteiner. Selenocystein indsættes i nogle proteiner som følge af UGA-codon, hvilket normalt er et stop-codon.[11] Pyrrolysin bruges af nogle methanogeniske archaea i enzymer, som disse bruger til at producere methan. Det kodes for med codonet UAG.[12]
Eksempler på ikke-standardaminosurer, der ikke findes i proteiner inkluderer lanthionin, 2-aminoisobutansyre, dehydroalanin og neurotransmitteren gamma-aminobutansyre. Ikke-standardaminosyrer optræder ofter som intermediater i stofskifteveje for standardaminosyrer – for eksempel forekommer ornitin og citrullin i ureacyklen (en del af aminosyrekatabolismen.[13]

Ikke-standardaminosyrer dannes normalt ved modifikationer af standardaminosyrer. For eksempel dannes homocystein ved transsulfurering af cystein eller ved demethylering af methionin via det metabolske intermediat S-Adenosylmethionin,[14] mens dopamin syntetiseres fra l-DOPA, og hydroxyprolin laves under den posttranslationelle modifikation af prolin.[15]

Ernæringsmæssig relevans

Uddybende
Uddybende
Uddybende artikel: Protein i ernæring.

Af de 20 standardaminosyrer er 8 essentielle aminosyrer, idet menneskekroppen ikke selv kan syntetisere dem fra andre stoffer i den mængde, der er nødvendig for normal vækst, så de må indtages med føden.[16] Situationen er dog mere kompliceret, eftersom cystein, tyrosin, histidin og arginin er essentielle hos børn, fordi de metabolske processer, der syntetiserer disse aminosyrer ikke er fuldt udviklede.[17] Den mængde der kræves afhænger også af alder og helbred for den enkelte, så det er svært at generalisere omkring diætens anbefalede indhold af visse aminosyrer.
Essentiel
Ikke-essentiel
Isoleucin
Alanin
Leucin
Asparagin
Lysin
Aspartat
Methionin
Cystein*
Fenylalanin
Glutamat
Threonin
Glutamin*
Tryptofan
Glycin*
Valin
Prolin*
Arginin*
Serin*
Histidin*
Tyrosin*
(*) Kun essentiel i visse tilfælde.[18][19]

Referencer om aminosyrer

  1. Claude Liebecq (Ed) Biochemical Nomenclature and Related Documents, 2nd edition, Portland Press, 1992, pages 39-69 ISBN 978-1-85578-005-7
  2. Pisarewicz K, Mora D, Pflueger F, Fields G, Marí F (2005). "Polypeptide chains containing D-gamma-hydroxyvaline.". J Am Chem Soc 127 (17): 6207-15. PMID 15853325.
  3. van Heijenoort J (2001). "Formation of the glycan chains in the synthesis of bacterial peptidoglycan.". Glycobiology 11 (3): 25R-36R. PMID 11320055. http://glycob.oxfordjournals.org/cgi/content/full/11/3/25R.
  4. Ibba M, Söll D (2001). "[[http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0}|The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis]]". EMBO Rep 2 (5): 382-7. PMID 11375928. [[http://www.molcells.org/home/journal/include/downloadPdf.asp?articleuid={A158E3B4-2423-4806-9A30-4B93CDA76DA0}]].
  5. Lengyel P, Söll D (1969). "Mechanism of protein biosynthesis". Bacteriol Rev 33 (2): 264-301. PMID 4896351. http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=378322&blobtype=pdf.
  6. Wu G, Fang Y, Yang S, Lupton J, Turner N (2004). "Glutathione metabolism and its implications for health". J Nutr 134 (3): 489-92. PMID 14988435. http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/134/3/489.
  7. Meister A (1988). "Glutathione metabolism and its selective modification". J Biol Chem 263 (33): 17205–8. PMID 3053703. http://www.jbc.org/cgi/reprint/263/33/17205.pdf.
  8. Carpino, L. A. (1992) 1-Hydroxy-7-azabenzotriazole. An efficient Peptide Coupling Additive. J. Am. Chem. Soc. 115, 4397-4398.
  9. Urry, D. W. (2004). "The change in Gibbs free energy for hydrophobic association - Derivation and evaluation by means of inverse temperature transitions". Chemical Physics Letters 399 (1-3): 177-183.
  10. Kyte J & RF Doolittle (1982). "A simple method for displaying the hydropathic character of a protein". J. Mol. Biol. (157): 105-132. PMID 7108955.
  11. Driscoll D, Copeland P. "Mechanism and regulation of selenoprotein synthesis.". Annu Rev Nutr 23: 17-40. PMID 12524431.
  12. Krzycki J (2005). "The direct genetic encoding of pyrrolysine.". Curr Opin Microbiol 8 (6): 706-12. PMID 16256420.
  13. Curis E, Nicolis I, Moinard C, Osowska S, Zerrouk N, Bénazeth S, Cynober L (2005). "Almost all about citrulline in mammals". Amino Acids 29 (3): 177-205. PMID 16082501.
  14. Brosnan J, Brosnan M (2006). "The sulfur-containing amino acids: an overview". J Nutr 136 (6 Suppl): 1636S-1640S. PMID 16702333.
  15. Kivirikko K, Pihlajaniemi T. "Collagen hydroxylases and the protein disulfide isomerase subunit of prolyl 4-hydroxylases". Adv Enzymol Relat Areas Mol Biol 72: 325-98. PMID 9559057.
  16. Young VR (1994). "Adult amino acid requirements: the case for a major revision in current recommendations". J. Nutr. 124 (8 Suppl): 1517S–1523S. PMID 8064412. http://jn.nutrition.org/cgi/reprint/124/8_Suppl/1517S.pdf.
  17. Imura K, Okada A (1998). "Amino acid metabolism in pediatric patients". Nutrition 14 (1): 143-8. PMID 9437700. http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/130/7/1835S.
  18. Fürst P, Stehle P (2004). "What are the essential elements needed for the determination of amino acid requirements in humans?". J. Nutr. 134 (6 Suppl): 1558S–1565S. PMID 15173430. http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/134/6/1558S.
  19. Reeds PJ (2000). "Dispensable and indispensable amino acids for humans". J. Nutr. 130 (7): 1835S–40S. PMID 10867060. http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/130/7/1835S.

Eksterne henvisninger

Commons-logo.svg
Commons-logo.svg

Wikimedia Commons har billeder og/eller lyd med forbindelse til:
Aminosyre

Aminosyrer
AlaninArgininAsparaginAspartatCysteinGlutamatGlutaminGlycinHistidinIsoleucinLeucinLysinMethioninFenylalaninProlinSerinThreoninTryptophanTyrosinValin

Genteknologi


Genteknologi er en samlet betegnelse for de genetiske teknikker, der anvendes.

Se også


Genetisk modificeret organisme


external image 300px-GloFish.jpgexternal image magnify-clip.png
Nogle fluorescerende "GloFish"

external image 300px-Golden_Rice.jpgexternal image magnify-clip.png
"Golden rice" sammenlignet med alm. hvid ris

En genetisk modificeret organisme (forkortes ofte GMO) er en organisme der ved genteknologi har fået generne modificeret, f.eks. med et gen fra en anden organisme. Ofte kan det være fra en fuldstændig ubeslægtet organisme, at det fremmede gen hentes. Populært bruges ofte udtrykket "gensplejset" eller "genmanipuleret".

Gensplejsede organismer bruges i biologisk og medicinsk forskning, som genterapi, til fremstilling af farmaceutiske produkter som antibiotika og vacciner og til fremstilling af fødemidler med vitaminer eller fødemidler, der er modstandsdygtige mod skadedyr og pesticider.
De første gensplejsede afgrøder blev dyrket i USA i 1996 og 10 år senere i 2006 blev der dyrket gensplejsede afgrøder på 102 millioner hektarer, flest i USA, så Argentina, Brazilien, Canada og Indien. Inden for EU dyrkes der gensplejsede afgrøder i Spanien, Frankrig, Portugal, Tyskland og Tjekkiet.[1]

Indholdsfortegnelse

Gensplejsede fødemidler

Listen (på engelsk) over genetisk modificerede fødemidler omfatter bl.a. soyabønner, bomuld, lucerne, papaya, tomater, kartofler, raps, sukkerrør, sukkerroe, ris, squash og peberfrugt.

Nogle GMO’er

//E. coli// genetisk modificeret med et Salmonella-gen.[2]
//E. coli// genetisk modificeret med et syntetisk gen for humant insulin.[3]
Mus genetisk modificeret med genet for GFP, et grønt fluorescerende protein fra vandmanden Aequorea victoria[4]
GloFish, genetisk modificeret zebrafisk med fluorescerende proteiner.
Kanin genetisk modificeret med genet for GFP.[5]
Majs og bomuld genetisk modificeret af firmaet Monsanto til at modstå ukrudtsmidlet ”Roundup”, glyfosat.
MON 863-majs genetisk modificeret af firmaet Monsanto med genet for et insekticid (protein) fra Bacillus thuringiensis
Kartofler genetisk modificeret med lectinet GNA, se ovenfor Pusztai-affæren
Majs genetisk modificeret med genet for enzymet phytase fra skimmelsvampen Aspergillus niger.[6]
Ris genetisk modificeret med genet for et insekticid (protein) fra Bacillus thuringiensis [7]
Ris genetisk modificeret som "golden rice" eller gyldne ris til at producere beta-caroten, forstadiet til vitamin A [8]

Diskussionen for eller imod gensplejsede fødemidler

Der kan ikke rejses mange argumenter mod at anvende nye teknologier til fremstilling af vacciner eller antibiotika, men det har der været mod gensplejsede fødemidler.
'
På grund af lectinernes aktivitet som pesticider, er fødemidler blevet genetisk modificeret med lectin-gener som Bt-toxinet fra Bacillus thuringiensis. Et andet aktivt lectin stammer fra vintergækker. Det benævnes GNA for Galanthus nivalis agglutinin, og der er bl.a. blevet udført forsøg med GNA-genet overført til kartofler. Herom sagde i 1998 Arpad Pusztai, en skotsk-ungarsk biokemiker og ernæringsforsker, i et interview på britisk TV (World in Action), at hans forskningsgruppe havde observeret skader på tarmsystemet og immunsystemet på rotter fodret med de genetisk modificerede kartofler. Bl.a. sagde han: "If I had the choice I would certainly not eat it", og "I find it's very unfair to use our fellow citizens as guinea pigs".[9] Disse bemærkninger startede Pusztai-affæren om genetisk modificerede fødemidler.

Bt-toxinerne fra Bacillus thuringiensis anses for at være uskadelige for mennesker og dyr bortset fra visse insekter, og derfor anses afgrøder modificeret med Bt-toxiner for at være en mere miljøvenlig måde at bekæmpe skadedyr på end brugen af insekticider.[10]. Effekten af den modificerede afgrøde spreder sig til et større område, hvor antallet skadedyrene falder, som vist i en stor undersøgelse i Kina. [11] Alligevel har der været stor diskussion om indførelsen og forbrug af gensplejsede fødevarer. I Danmark debatteres det stadig, om genmodificerede fødevarer er skadelige for mennesker og miljøet.[12][13] Mens man andre steder som for eksempel i USA og i andre lande i EU ikke ser de store problemer med de genmodificerede fødevarer. [14]

Se også

Referencer

  1. GM Crops: Growing around the world. GM Compass
  2. Cohen, Stanley N.. Construction of Biologically Functional Bacterial Plasmids In Vitro. doi:10.1073/pnas.70.11.3240.
  3. Genentech (6 September 1978). "The insulin synthesis is the first laboratory production DNA technology". Pressemeddelelse. Hentet 7 January 2009. Arkiveret fra originalen den 9 May 2006.
  4. Gunkel M. Dual color localization microscopy of cellular nanostructures. doi:10.1002/biot.200900005.
  5. GFP Bunny, kunstværk af Eduardo Kac
  6. Transgenic maize plants expressing a fungal phytase gene. Transgenic Research
  7. Achieving successful deployment of Bt rice. Trends in Plant Science, 2004
  8. Golden Rice Is an Effective Source of Vitamin A. American Society for Nutrition
  9. "Árpád Pusztai: Biological Divide – James Randerson interviews biologist Árpád Pusztai", The Guardian, 15 January 2008. Besøgt 25 April 2010.
  10. Compatibility of insect-resistant transgenic plants with biological control. Jörg ROMEIS and Anthony M. SHELTON, 2005
  11. Genmodificerede afgrøder beskytter nabomarker. Videnskab.dk, 2008
  12. Genteknologi gør os afhængige af golde koncerner. Debatindlæg om genteknologi af Rolf Lembcke, 1998
  13. GMO-afgrøder ikke den eneste løsning. Kronik af Niels Jacobsen, Sven-Erik Jacobsen og Marten Sørensen, Berlingske Tidende 2010
  14. EU-stormagter nedtromler dansk GMO-forslag. DR, 09. mar. 2012

Eksterne henvisninger


Gensplejsning

Gensplejsning, eller genmodificering, er flytning af gener fra én organisme til en anden. Gensplejsning kaldes ofte genteknologi, populært omtalt som "genmanipulering". Det er en teknik til ændring af arveanlæg, dvs. at evt. afkom vil have samme ændring. En genetisk modificeret organisme benævnes ofte "GMO".

Gensplejsning er en mere avanceret måde at forædle på - ved traditionel forædling kan man ikke kun tage de gode gener og fravælge alle de dårlige. Ved gensplejsning er man i stand til at udvælge bestemte egenskaber og indsætte dem i et andet dyr eller plante. I teorien er det muligt at gensplejse en plante og et dyr, men det er svært, for jo mindre de to ting minder om hinanden, desto mindre er sandsynligheden for at de vil tage de nye gener til sig. Ud over at det er teknisk vanskeligt involverer det også etiske aspekter.

Når man laver en gensplejsning, ændrer man på generne, så egenskaberne også ændrer sig. Hvis nu man ønsker at der skal flere vitaminer i maden, eller at maden skal kunne holde sig længere end normalt, sætter man et gen ind, som får maden til at få de egenskaber. Det vil sige at gensplejserne sætter et fremmed gen ind blandt de gener maden normalt har. Man kan flytte gener fra mennesker, dyr, planter, alger og bakterier.

Risikomæssigt er der ved gensplejsning det problem, da generne ikke kan kaldes tilbage igen. Man kan ikke forudsige alle de effekter som genteknologien kan medføre på dyr, mennesker og miljøet, jvf. diskussionen om de gensplejsede kartofler, der blev omtalt som Pusztai-affæren.
Gensplejsede, genmodificerede eller transgene planter, er planter som har fået et eller flere gener fra andre planter eller organismer. Man kalder planter for genmodificerede eller transgene, hvis de har fået et eller flere af deres egne gener gjort inaktive, når de normalt ville være aktive, eller omvendt eller hvis de har fået indført helt nye gener.

Se også


Genterapi


Behandling af genetisk bestemte sygdomme, hvor man indsætter celler med raske gener som erstatning for eller supplement til celler med syge gener.

Det første forsøg, som var vellykket, var i 1994, hvor man behandlede en 4-årig pige med genterapi. Hendes immunforsvar var svækket, og derfor var en lille bitte sygdom, en katastrofe for hende. På grund af dette var hun isoleret for omverdenen, men efter genterapien fik hun det godt igen, og hun behøvede ikke længere at være isoleret. Grunden til at hendes immunforsvar var så dårligt, var fordi hun ikke kunne producere ADA. Selvom hun blev rask igen, blev hun stadig nødt til at tage en medicin, som hun plejede at tage, men genterapien havde hjulpet hende.
Genterapi på kønsceller, hvor det indsplejsede gen nedarves, er i Danmark ulovligt.


Kloning


Ved en kloning omgår man den naturlige, dvs. kønnede formering. På den måde kan man mangfoldiggøre individer med velkendte og ønskværdige arveanlæg.

Betegnelsen kloning dækker også over teknikken molekylær kloning, hvor kun en del af en organismes arveanlæg (typisk et enkelt gén), kopieres og indsættes i en anden organisme. F.eks. kan et gén fra mennesker indsættes i en bakterie med henblik på at udtrykke det menneskelige protein, som génet koder for. Denne teknik bruges i stort omfang i den bioteknologiske industri og indenfor molekylærbiologien. Et eksempel på anvendelse er produktion af menneskelig insulin i gær eller bakterier til behandling af sukkersygepatienter.

Indholdsfortegnelse

[skjul]

Plantekloner

Kloning har været anvendt i planteavl gennem århundreder, hvor man har betjent sig af metoder som podning, stiklingeformering, aflægning og deling, når man ville skaffe sig nye eksemplarer af planter med gunstige egenskaber. Man taler i den forbindelse om en "klon", når samtlige efterkommere kan betragtes som brudstykker af én og samme kærneplante, mens man taler om en sort, når der er tale om et udgangsmateriale på flere forskellige individer. I Danmark varetages kontrollen af klonmaterialets ægthed af Planteopformeringsstationen i Lunderskov, hvorfra der formidles materiale af de Dafomærkede kloner. Kloning er en ukønnet formering, der er ikke mange dyr der kan klones naturligt, kun bladlus og dafnier kan. Hunnerne for om sommeren unger uden at blive bedækket, alle ungerne er genetisk lig moren. Når man kloner tager man en celle fra det gode hos dyret, så man kan tager alle celler bortset fra køns celler for der er kun halvt af hver. En ko har 30 kromosom par.

Dyrekloner

Også i dyrenes verden er kloner et velkendt fænomen, selv om man ikke altid er sig det bevidst. Enæggede tvillinger er nemlig kloner med helt ens arveanlæg. Når der tales om dyrekloner, drejer det sig dog oftest om de kunstigt frembragte kloner, som har set dagens lys i de seneste år, hvor man fjerner arvemassen fra en ægcelle og derefter indsætter arvemasse fra en ønsket donorcelle. Til dette bruges en meget tynd injektionsnål til at skifte arvemassen. Derefter giver man ægcellen et lille elektrisk stød og ægcellen vil opføre sig, som om den netop var blevet befrugtet og begynde at dele sig. Ægget med dets nye kerne og arvemateriale får derefter lov at vokse i en kultur i nogle dage, hvorefter fosteret indsættes i livmoderen på en anden moderorganisme. Resultatet er, at man får to eller flere organismer med identiske genomer. En klon og en "forældre". De to sæt organismer har fuldstændig ens gener.

Encellede organismer, som for eksempel bakterier, deler (formerer) sig på denne måde, altså ved at kopiere genomet og danner to celler med samme genom. Det samme gælder for kroppens celler - processen kaldes aseksuel formering.

Ved seksuel formering får mennesker normalt et sæt gener fra hver af forældrene og arver derfor en blanding af genetiske egenskaber fra begge forældre. Ved kloning af mennesker bruges kun generne fra en person. Klonen (det nye menneske) arver derfor præcis samme genetiske egenskaber som denne person.

Kloning har været testet på en række større pattedyr for eksempel fåret Dolly. Det blev kendt den 27. februar 1997, da en gruppe forskere fra Roslin Instituttet i Edinburgh, Skotland erklærede, med ledelse af Ian Wilmut, at de havde skabt en klon, af fåret Dolly. Dette var den første offentliggjorte, vellykkede kloning af et voksent pattedyr. Dolly blev klonet ved kerneoverførsel. Forskere brugte stamceller fra yveret på et hvidhovedet får (celledonor). Sultes cellerne, holder de op med at vokse og går i en slags dvale-stadium. Dette gør cellerne nemmere at arbejde med, og ændrer strukturen, så det bliver nemmere at bringe cellen tilbage til et tidligere stadium og reprogrammere den.

Der blev brugt 277 æg, hvoraf kun 29 var levedygtige til at blive implanteret i livmoderen. Efter normal drægtighedsperiode blev Dolly født, som et helt almindeligt sundt og raskt lam med hvidt hoved. Dollys surrogatmor var sorthovedet og kunne ikke have født et lam med hvidt hoved, uanset hvordan faren så ud. Så det kunne virkelig ses at fåret Dolly var en klon. Hendes mor ville ikke kendes ved hende da Dolly ikke lignede hende.

Se også

Eksterne henvisninger

external image 300px-Human_male_karyotpe.gifexternal image magnify-clip.png
Generne sidder på DNA-strengene i kromosomerne. Her er en mands kromosomer isoleret og fotograferet gennem mikroskop.

Genetik

Genetik er studiet af biologisk arv og arvelighedens mekanismer.

Generne er den biologiske arv. Generne befinder sig på kromosomerne og består af information kodet i DNA. Mennesket har normalt 46 kromosomer, heraf 2 kønskromosomer, samt 22 par homologe autosomer. Mænd har kønskromosomerne XY og kvinder har XX.
Meiose er kønscelledeling i f.eks. sædceller og ægceller

Summen af et menneskes genetiske information/arv kaldes genotype. Summen af de fysiske karakteristika kaldes fænotype. Fænotypen bestemmes dels af genotypen, dels af ydre årsager.

Nogle gener er recessive, mens andre er dominante. Gener for et bestemt karaktertræk findes i genotypen i par. Fosteret har fået et gen for denne egenskab fra hver af sine forældre. Et klassisk eksempel er brune og blå øjne. Anlægget for brune øjne, B, er dominant, mens anlægget for blå øjne, b, er recessivt. En person der har Bb eller BB i genotypen vil have brune øjne, mens det kun er personer med bb, der får blå øjne.
XY-sammensætningen gør mænd sårbare overfor visse arvelige sygdomme, der sidder på X-kromosomet, f.eks. farveblindhed. Dette anlæg er recessivt, hvormed det ikke vil komme til udtryk i fænotypen, hvis der er et tilsvarende raskt gen til stede. Kvinder skal altså have to gener, der koder for farveblindhed før det udtrykker sig fænotypisk. Omvendt skal mænd kun have et.

Selv om genetisk arv ofte lyder meget definitivt, gælder det for nogle anlæg, f.eks. nogle arvelige sygdomme, at bærere af genotypen kun under ganske bestemte miljømæssige omstændigheder adskiller sig i fænotypen.

Både human og almen genetik er følelsesladede emner med politiske og etiske implikationer, idet den større viden om emnet efterhånden sætter os mere i stand til at manipulere og forme naturen og menneskets krop.

En genetiker er én, der arbejder inden for arvelighedsforskning.
Genetikere søger bl.a. at fastslå, præcis hvilke dele af arvemassen det er, som
Endvidere arbejder de med rådgivning af familier med arvelige sygdomme, for eksempel med sandsynligheder for at få raske eller syge børn.

Se også


Eksterne henvisninger


Arv (genetisk)


Disambig bordered fade.svg
Disambig bordered fade.svg

For alternative betydninger, se Arv (flertydig).
Genetisk arv er i modsætning til objektiv arv noget, man arver, når man bliver skabt, når ens biologiske forældres gener smelter sammen og danner et nyt individ. Genetisk arv bestemmer, hvordan nogle af forældrenes egenskaber går igen i afkommet. Det kan være ansigtstræk og anden anatomi, sygdomme eller anlæg for udvikling af psykiske og fysiske færdigheder.
Ens genetiske arv kommer i form af kromosomer hvori DNAen befinder sig. Det er her vi skal finde koderne for vores udseende, vores helbred og personlighed. Det er i bund og grund dine gener der bestemer hvem du er.
Det bedste eksempel må være indenfor avl af hunde. En hund er i bund og grund en hund, men der er fremavlet visse egenskaber igennem den genetiske arv, eksempelvis størrelse, temperement m.m.

I Nazityskland blev der lavet forsøg med lignende avl af mennesker under 2. verdenskrig.

Udseendet kan også afsløre hvor man har sine aner henne. Eksempelvis har folk med lyst hår og blå øjne et eller andet sted, mere eller mindre, aner i Norden. Det kan være i Norge såvel som på Island.

Folk med rødt hår og grønne øjne, har aner et eller andet sted, fra Irland. Irland er også kendt for det røde hår og de grønne øjne.


Hvis en mand med brune øjne får et barn med en kvinde med blå øjne, vil barnet højst sandsynligt få brune øjne. For brune øjne skinner stærkest igennem fysisk, så kommer blå og derefter grønne. Men arven vil stadig være gemt i én. Det er også grunden til at der af og til kan forekomme at der pludselig bliver født et barn med rødt hår, midt i en familie af brunhårede.

Mitokondrie


external image 250px-Mitochondrie.svg.pngexternal image magnify-clip.png
Mitokondriers opbygning:
1. Indre membran
2. Ydre membran
3. En crista
4. matrix
Mitokondrier betegnes typisk som den eukaryote celles kraftværker. Her frigøres ved respirationsprocessen den energi, den bruger under aerobe forhold. Mitokondrier har selvstændige arveanlæg (DNA), og det skyldes formentlig, at de har været selvstændige, bakterieagtige organismer engang. Mitokondrie-DNA'et bliver kun videreført af moren. Farens mitokondrie-DNA går så at sige til grunde når han selv dør. Heraf taler nogen om den mitokondrielle Eva.

Mitokondrier varierer i form og størrelse, men er ofte aflange, cigarformede. De er omgivet af en dobbeltmembran. Den inderste cellemembran er foldet og danner fingerlignende strukturer der kaldes for cristae. Denne indfoldning øger overfladearealet af den indre membran i forhold til organellets volumen. Cristae-strukturerne kan danne et varieret mønster, afhængig af art og celletype.

Den indre membran deler mitokondrierne i to adskilte rum – et ydre rum mellem den ydre og den indre membran kaldet intermembran-rummet, og et indre rum som kaldes matrix. I den ydre membran er indlejret poriner, der gør at intermembran-rummet for molekyler mindre end ca. 5 kDa er ækvivalent med cytosolen. I matrix findes enzymer, der hører til Krebs' cyklus (citronsyrecyklen) – med undtagelse af succinat dehydrogenase, som er bundet til den indre membran – og dehydrogenaser som katalyserer oxidationen af fedtsyrer. På cristae'ene sidder enzymer der hører til elektrontransportkæden. Den sidste del af respirationen foregår her.


Hentet fra "http://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Mitokondrie&oldid=5831721"


Molekylærbiologi


Molekylærbiologi er læren om den molekylære biologi, altså livets molekyler, biologiens allermindste byggesten. Disse molekyler er bl.a. proteiner, nukleinsyrer og kulhydrater. Molekylærbiologien har traditionelt beskæftiget sig med processerne hvor cellen aflæser sine gener, syntetiserer RNA og danner proteiner (proteinsyntese). I dag er grænserne mellem f.eks. molekylærbiolgi, biokemi, genetik og cellebiologi meget flydende og har ikke tidligere tiders skarpe adskillelse. I de senere år efter molekylærbiologien fået en stor indflydelse i medicinsk diagnostik, f.eks. undersøges mange patienter med tyktarmskræft for mutationer i et gen (KRAS) hvilket bruges til at bestemme den optimale behandling.

Berømte molekylærbiologer og personer med stor betydning for molekylærbiologien

Kategori:


Tegn abonnement på

BioNyt Videnskabens Verden (www.bionyt.dk) er Danmarks ældste populærvidenskabelige tidsskrift for naturvidenskab. Det er det eneste blad af sin art i Danmark, som er helliget international forskning inden for livsvidenskaberne.

Bladet bringer aktuelle, spændende forskningsnyheder inden for biologi, medicin og andre naturvidenskabelige områder som f.eks. klimaændringer, nanoteknologi, partikelfysik, astronomi, seksualitet, biologiske våben, ecstasy, evolutionsbiologi, kloning, fedme, søvnforskning, muligheden for liv på mars, influenzaepidemier, livets opståen osv.

Artiklerne roses for at gøre vanskeligt stof forståeligt, uden at den videnskabelige holdbarhed tabes.