Information

Wie formt DNA einen lebenden Organismus?

Wie formt DNA einen lebenden Organismus?


We are searching data for your request:

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

Ich habe nicht Biologie studiert, also entschuldige mich, wenn ich etwas falsch mache.
Ich versuche zu verstehen, wie die DNA aus einem Spermium und einer Eizelle dazu führt, dass sich das Ei zu sehr vermehrt und eine pertikuläre Form (Form eines Fötus) bildet. Oder im Fall von Pflanzen, wie bewirkt die DNA in einem Samen, dass der Schössling zu einer Pflanze von besonderer Form und Größe heranwächst?
Ich meine, wie bewirkt die DNA, dass sich die Zelle bei Tieren vermehrt und zu Händen und Beinen und Köpfen einer bestimmten Form und Größe heranwächst? Oder an Stängeln, Ästen und Blättern bei Pflanzen? Wie formt DNA einen lebenden Organismus?


Wie formt DNA einen lebenden Organismus? - Biologie

Die einzigartige Struktur der DNA ist der Schlüssel zu ihrer Fähigkeit, genetische Informationen zu speichern und zu replizieren:

In diesem Ergebnis lernen Sie, die Doppelhelix-Struktur der DNA zu beschreiben: ihre Zucker-Phosphat-Rückgrat-Leiter mit stickstoffhaltigen „Sprossen“ der Leiter.

Lernerfolge

  • Stellen Sie die Struktur der DNA dar
  • Die Struktur der DNA mit der Speicherung genetischer Informationen in Verbindung bringen

Erklärer: Wie DNA-Tests funktionieren

Weit öffnen! Wissenschaftler können etwas über Ihre DNA erfahren, wenn Sie ein Kit kaufen und dann einen Tupfer oder ein Röhrchen Ihres Speichels an das Unternehmen zurücksenden.

PeJo29/iStock/Getty Images Plus

Teile das:

24. Oktober 2019 um 5:40 Uhr

Sie möchten mehr über sich, Ihre Familie oder sogar Ihr Haustier erfahren? Dafür gibt es einen DNA-Test. In eine Tube spucken. Lassen Sie Ihren Hund einen Tupfer kauen. Oder ziehen Sie Ihrer Katze etwas Fell heraus. Dann versenden Sie diese Probe per Post. Ein paar Wochen später können Sie sich auf der Website eines Testunternehmens anmelden, um einen Leitfaden zu erhalten, der die von dieser DNA vorgeschlagenen Merkmale beschreibt.

Erklärer: Was sind Gene?

Die Ergebnisse könnten die Haarfarbe einer Person vorhersagen oder darauf hindeuten, ob Ihre Gene Sie denken lassen, dass das Kraut Koriander wie Seife schmeckt (obwohl Sie wahrscheinlich bereits wissen, was Sie davon halten). Die Tests könnten weitergehen, um Verwandte zu finden, von denen Sie nicht wussten, dass Sie sie haben. Wenn Sie es für Ihren Hund bekommen haben, könnte der Test sagen, ob Fido einen Deutschen Schäferhund, Corgi oder Pudel in seinem Stammbaum hat. Es kann auch feststellen, ob Sie oder Ihr Hund einem erhöhten Risiko für bestimmte Krankheiten (wie Nierenprobleme) ausgesetzt sind.

Solche Zauberei ist als DNA-Sequenzierung bekannt. Es ermöglicht Wissenschaftlern, die Reihenfolge der „Buchstaben“ in einem DNA-Molekül herauszufinden. Diese Briefe – genannt Nukleotide — sind die Chemikalien, aus denen die DNA besteht.

Pädagogen und Eltern, melden Sie sich für den Spickzettel an

Wöchentliche Updates, die Ihnen bei der Verwendung helfen Wissenschaftsnachrichten für Studenten in der Lernumgebung

Es gibt nur vier Buchstaben: Adenin (A), Cytosin (C), Thymin (T) und Guanin (G). Adenin paart sich nur mit Thymin. Cytosin paart sich nur mit Guanin. Dies mag wie ein sehr begrenztes Alphabet erscheinen. Aber die Reihenfolge, in der sich diese Buchstaben in einer langen DNA-Reihe aufreihen, wird genetische Anweisungen enthalten, die jeder Zelle des Körpers sagen, welche Moleküle sie herstellen soll. Und es gibt viel Platz für lange „Worte“. Bei Menschen, Hunden und Katzen ist jeder DNA-Strang etwa 6 Milliarden Buchstaben lang.

Teile jedes Strangs werden als Sequenzen (wie in Buchstabenfolgen) bezeichnet. Die Entschlüsselung der Buchstaben in einem Strang wird als „Sequenzieren“ des genetischen Codes bezeichnet. Die genaue Reihenfolge der Buchstaben ändert sich von Person zu Person. Dennoch sind die „Wörter“ – die Anweisungen, die die Sequenzen erzeugen – bei allen Mitgliedern einer Spezies ähnlich.

Wissenschaftler können die Reihenfolge all dieser Buchstaben in der DNA einer Person mit denen einer anderen Person vergleichen. Mit Milliarden von Nukleotiden werden Millionen dieser Buchstaben unterschiedlich sein, sogar zwischen Eltern und Kindern oder Bruder und Schwester.

Zum Beispiel haben manche Menschen einen Buchstaben – sagen wir ein A – an der Stelle in einer Reihenfolge, an der andere ein G oder C haben. Einige dieser vertauschten Buchstaben können die Bedeutung eines Gens verändern. Die neue Schreibweise könnte dazu führen, dass das Gen ein anderes Protein bildet. Eine kleine Rechtschreibkorrektur könnte dazu beitragen, dass Sie größer werden oder die Farbe Ihrer Augen ändern. Ein anderer könnte Sie einem höheren oder niedrigeren Risiko für eine Krankheit aussetzen. Im Vergleich zu jemand anderem kann die genaue Schreibweise von Sequenzen in Ihrer DNA zeigen, wie eng Sie beide verwandt sind.

Es gibt viele Unternehmen, die DNA testen – für Sie und sogar für Ihre Katze oder Ihren Hund (noch keine Fische, Rennmäuse oder Vögel). Aber nicht alle DNA-Tests sind gleich. Was Sie über Ihre genetische Ausstattung erfahren, hängt von dem Unternehmen ab, für das Sie sich entscheiden, und vom Grad der Tests, die es durchführt. Es gibt drei Haupttypen von Tests.

1. Der ganze Shebang (fast)

Theoretisch erfasst die Sequenzierung des gesamten Genoms alle 6 Milliarden Nukleotide in einem Genom (GEE-noam) – dem vollständigen Satz von Genen eines Organismus. Diese Unternehmen werden jedes A, C, T und G durchgegangen und versucht haben, jedes A, C, T und G zu „lesen“. In Wirklichkeit werden sie einige vermissen (als ob sie schnell lesen und ab und zu einen Buchstaben oder ein Wort überspringen würden). Wenn DNA in organisierte Einheiten gepackt wird, die als bezeichnet werden Chromosomen (KROH-moh-soams) übersieht man leicht den einen oder anderen Buchstaben. In der Abbildung oben zeigt das Heranzoomen der Goldbarren unter Chromosom 12 solche Testlücken.

Wissenschaftler sagen: Chromosom

Die Sequenzierung des gesamten Genoms erkennt keine großen Stücke fehlender oder neu angeordneter DNA. Es kann auch fehlen, wenn ein DNA-Abschnitt immer wieder wiederholt wird. Dennoch bietet dieser Ansatz den umfassendsten Überblick über die bestimmten Gene einer Person. Firmen wie Veritas Genetics bieten diese Tests für Menschen an (sofern von einem Arzt verordnet). Bei Haustieren bietet Darwin's Ark die vollständige Genomsequenzierung für Hunde.

2. Konzentrieren Sie sich auf die Proteine

DNA enthält viele Buchstaben. Aber nicht alle „Wörter“ bedeuten etwas. Einige Sequenzen machen Proteine. Andere können steuern, wie oft andere DNA-Sequenzen eingeschaltet werden, um diese Proteine ​​herzustellen. Wieder andere könnten Anweisungen für Moleküle liefern, die keine Proteine ​​sind. Oder es könnten einfach nur Sequenzen voller Unsinn sein, die überhaupt nichts „sagen“.

Die Exom ist der Teil eines Genoms, der proteinkodierende Gene enthält. Es macht nur etwa 1 bis 2 Prozent der DNA eines Menschen aus. Im obigen Diagramm erscheint das Exom blau.

Erklärer: Was sind Proteine?

Die Exom-Sequenzierung bietet im Allgemeinen keine Informationen über genetische Optimierungen, die andere Gene ein- oder ausschalten könnten. Es enthält auch keine Gene, die nicht zur Herstellung eines Proteins verwendet werden. Aber nur weil es kein Protein herstellt, heißt das nicht, dass ein Gen keine Arbeit hat. Viele Gene spielen wichtige Rollen, ohne überhaupt Proteine ​​herzustellen. Genos und Helix sind zwei Unternehmen, die Sequenzen von menschlichen Exomen anbieten. Helix liest neben proteinkodierenden Genen auch einen Teil der DNA.

3. Der minimalistische Ansatz

Ein dritter Testtyp befasst sich mit SNPs (ausgesprochen „Snips“). Das ist die Abkürzung für Einzelnukleotidpolymorphismen (NU-klee-oh-tyde Pah-lee-MOR-fizms). Diese Tests suchen nach Rechtschreibfehlern aus einzelnen Buchstaben, die über Ihr gesamtes Genom verstreut sind.

Wo die meisten Menschen beispielsweise ein A haben, kann eine Minderheit ein C haben. Im Laufe der Zeit haben Wissenschaftler Sammlungen dieser SNPs identifiziert und Tests gruppiert, um sie zu einzelnen Tests zusammenzufassen, die SNP-Chips oder Genotypisierungs-Arrays genannt werden.

Diese können eine Probe der DNA eines Tieres (oder einer Person) entnehmen und auf eine voreingestellte Gruppe von SNPs testen, von denen bekannt ist, dass sie an bestimmten Merkmalen beteiligt sind. Mit diesen Tests können Unternehmen Hunderte, Tausende – sogar Millionen – von SNPs gleichzeitig testen. Aber das ist immer noch nur ein winziger Bruchteil der Buchstaben in Ihrem Genom. Ancestry, 23andMe und viele andere Unternehmen verlassen sich auf diese SNP-Tests, um menschliche DNA zu interpretieren. Wisdom Panel, homeDNA und emBark tun dasselbe für Hunde. Wisdom Panel, Optimal Selection und homeDNA verwenden SNPs, um nach den angestammten Rassen hinter jeder Katze zu suchen.

Ein Gen nach dem anderen

Die meisten dieser Tests können Sie ohne ärztliche Verordnung kaufen. Aber manchmal möchten Ärzte, dass Patienten auf DNA-Veränderungen in einem oder wenigen Genen getestet werden – Veränderungen, die das Krankheitsrisiko einer Person erhöhen können. Für Menschen werden diese Tests die DNA um dieses Gen herum sehr genau untersuchen und die Veränderungen entschlüsseln, die nur eine Person hat.

Bei Haustieren kann die University of California, Davis und einige andere Orte nach Veränderungen in den Genen suchen, die bei bestimmten Hunde- und Katzenrassen Probleme verursachen können. Dies ermöglicht es Hundezüchtern, gefährdete Tiere davon abzuhalten, sich zu paaren – und ihre falsch geschriebenen Gene weiterzugeben.

Machtwörter

Array Eine breite und organisierte Gruppe von Objekten. Manchmal sind es Instrumente, die systematisch platziert werden, um Informationen auf koordinierte Weise zu sammeln. In anderen Fällen kann sich ein Array auf Dinge beziehen, die so angeordnet oder angezeigt werden, dass eine breite Palette verwandter Dinge, wie z. B. Farben, gleichzeitig sichtbar werden. Der Begriff kann sich sogar auf eine Reihe von Optionen oder Wahlmöglichkeiten beziehen.

züchten (Substantiv) Tiere derselben Art, die genetisch so ähnlich sind, dass sie zuverlässige und charakteristische Merkmale aufweisen. Deutsche Schäferhunde und Dackel sind beispielsweise Beispiele für Hunderassen. (Verb) Nachkommen durch Fortpflanzung hervorbringen.

Krebs Jede von mehr als 100 verschiedenen Krankheiten, die jeweils durch das schnelle, unkontrollierte Wachstum abnormaler Zellen gekennzeichnet sind. Die Entstehung und das Wachstum von Krebserkrankungen, auch Malignome genannt, können zu Tumoren, Schmerzen und zum Tod führen.

Zelle Die kleinste strukturelle und funktionelle Einheit eines Organismus. Normalerweise zu klein, um mit bloßem Auge zu sehen, besteht es aus einer wässrigen Flüssigkeit, die von einer Membran oder Wand umgeben ist. Tiere bestehen je nach Größe aus Tausenden bis Billionen Zellen. Die meisten Organismen wie Hefen, Schimmelpilze, Bakterien und einige Algen bestehen aus nur einer Zelle.

chemisch Eine Substanz, die aus zwei oder mehr Atomen besteht, die sich in einem festen Verhältnis und einer festen Struktur vereinen (binden). Wasser ist beispielsweise eine Chemikalie, die entsteht, wenn zwei Wasserstoffatome an ein Sauerstoffatom binden. Seine chemische Formel ist H2O. Chemical kann auch ein Adjektiv sein, um Eigenschaften von Materialien zu beschreiben, die das Ergebnis verschiedener Reaktionen zwischen verschiedenen Verbindungen sind.

Chromosom Ein einzelnes fadenförmiges Stück gewundener DNA, das im Zellkern gefunden wird. Ein Chromosom ist bei Tieren und Pflanzen im Allgemeinen X-förmig. Einige DNA-Abschnitte in einem Chromosom sind Gene. Andere DNA-Segmente in einem Chromosom sind Landeplätze für Proteine. Die Funktion anderer DNA-Segmente in Chromosomen ist von Wissenschaftlern noch nicht vollständig verstanden.

Codierung (in der Genetik) Die in der DNA (oder ihren Genen) enthaltenen Anweisungen, die es einer Zelle ermöglichen, zu wissen, welche Proteine ​​und wann sie hergestellt werden sollen.

DNA (kurz für Desoxyribonukleinsäure) Ein langes, doppelsträngiges und spiralförmiges Molekül in den meisten lebenden Zellen, das genetische Anweisungen trägt. Es ist auf einem Rückgrat aus Phosphor, Sauerstoff und Kohlenstoffatomen aufgebaut. In allen Lebewesen, von Pflanzen und Tieren bis hin zu Mikroben, sagen diese Anweisungen den Zellen, welche Moleküle sie herstellen sollen.

Gen (adj. genetisch) Ein DNA-Segment, das die Produktion eines Proteins durch eine Zelle kodiert oder Anweisungen enthält. Nachkommen erben Gene von ihren Eltern. Gene beeinflussen, wie ein Organismus aussieht und sich verhält.

genetisch Hat mit Chromosomen, DNA und den in der DNA enthaltenen Genen zu tun. Das Wissenschaftsgebiet, das sich mit diesen biologischen Anweisungen beschäftigt, wird als Genetik bezeichnet. Leute, die auf diesem Gebiet arbeiten, sind Genetiker.

Genom Der vollständige Satz von Genen oder genetischem Material in einer Zelle oder einem Organismus. Die Untersuchung dieser genetischen Vererbung in Zellen wird als Genomik bezeichnet.

Guanin Eine von vier Substanzen, die Organismen benötigen, um DNA zu produzieren.

Wendel Ein Objekt mit einer dreidimensionalen Form wie ein Draht, der gleichmäßig in einer einzigen Schicht um einen Zylinder oder Kegel gewickelt ist, wie bei einem Korkenzieher oder einer Wendeltreppe.

Information (im Gegensatz zu Daten) Fakten oder Trends, die über etwas oder jemanden gewonnen wurden, oft als Ergebnis des Studiums von Daten.

Molekül Eine elektrisch neutrale Atomgruppe, die die kleinstmögliche Menge einer chemischen Verbindung darstellt. Moleküle können aus einzelnen Arten von Atomen oder aus verschiedenen Arten bestehen. Zum Beispiel besteht der Sauerstoff in der Luft aus zwei Sauerstoffatomen (O2), aber Wasser besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom (H2Ö).

Nukleotide Die vier Chemikalien, die wie Sprossen auf einer Leiter die beiden DNA-Stränge verbinden. Sie sind: A (Adenin), T (Thymin), C (Cytosin) und G (Guanin). A verbindet sich mit T und C verbindet sich mit G, um DNA zu bilden. In der RNA tritt Uracil an die Stelle von Thymin.

Organismus Jedes Lebewesen, von Elefanten und Pflanzen bis hin zu Bakterien und anderen Arten von einzelligem Leben.

Protein Eine Verbindung aus einer oder mehreren langen Aminosäureketten. Proteine ​​sind ein wesentlicher Bestandteil aller lebenden Organismen. Sie bilden die Grundlage für lebende Zellen, Muskeln und Gewebe und verrichten auch die Arbeit im Inneren der Zellen. Zu den bekannteren, eigenständigen Proteinen zählen das Hämoglobin (im Blut) und die Antikörper (ebenfalls im Blut), die versuchen, Infektionen zu bekämpfen. Medikamente wirken häufig, indem sie sich an Proteine ​​binden.

Risiko Die Wahrscheinlichkeit oder mathematische Wahrscheinlichkeit, dass etwas Schlimmes passieren könnte. Zum Beispiel birgt Strahlenexposition ein Krebsrisiko. Oder die Gefahr – oder Gefahr – selbst. (Zum Beispiel: Zu den Krebsrisiken, denen die Menschen ausgesetzt waren, gehörten Strahlung und mit Arsen verseuchtes Trinkwasser.)

Reihenfolge Die genaue Reihenfolge verwandter Dinge innerhalb einiger Serien. (in der Genetik) n. Die genaue Reihenfolge der Nukleotide innerhalb eines Gens. (v.) Um die genaue Reihenfolge der Nukleotide herauszufinden, aus denen ein Gen besteht.

Sequenzierung Technologien, die die Reihenfolge von Nukleotiden oder Buchstaben in einem DNA-Molekül bestimmen, die die Merkmale eines Organismus beschreiben.

Einzelnukleotidpolymorphismus (oder SNP) Dies ist ein DNA-Segment, in dem eines seiner ursprünglichen Nukleotide auf natürliche Weise durch ein anderes ersetzt wurde. Diese Variation kann die Funktion der DNA verändern. SNPs werden vererbt. Jede Person trägt Millionen von SNPs, was sie von anderen Menschen einzigartig macht.

Geschmack Eine der grundlegenden Eigenschaften, die der Körper nutzt, um seine Umgebung, insbesondere Lebensmittel, wahrzunehmen, indem er Rezeptoren (Geschmacksknospen) auf der Zunge (und einigen anderen Organen) verwendet.

Merkmal Ein charakteristisches Merkmal von etwas. (in der Genetik) Eine Eigenschaft oder Eigenschaft, die vererbt werden kann.

Über Tina Hesman Saey

Tina Hesman Saey ist die leitende Mitarbeiterin und berichtet über Molekularbiologie. Sie hat einen Ph.D. in Molekulargenetik von der Washington University in St. Louis und einen Master-Abschluss in Wissenschaftsjournalismus der Boston University.

Über Bethany Brookshire

Bethany Brookshire war eine langjährige Autorin bei Wissenschaftsnachrichten für Studenten. Sie hat einen Ph.D. in Physiologie und Pharmakologie und schreibt gerne über Neurowissenschaften, Biologie, Klima und mehr. Sie glaubt, dass Porgs eine invasive Art sind.

Klassenzimmer-Ressourcen für diesen Artikel Weitere Informationen

Für diesen Artikel stehen kostenlose Ressourcen für Lehrkräfte zur Verfügung. Registrieren Sie sich für den Zugriff:


Chromosomenstruktur

Die Kontinuität des Lebens von einer Zelle zur anderen hat ihre Grundlage in der Vermehrung von Zellen über den Zellzyklus. Die Zellzyklus ist eine geordnete Abfolge von Ereignissen, die die Stadien des Lebens einer Zelle von der Teilung einer einzelnen Elternzelle bis zur Produktion zweier neuer Tochterzellen beschreibt. Die am Zellzyklus beteiligten Mechanismen sind stark reguliert. Ein Teil dieser Regulierung beinhaltet die physikalische Form und Struktur, die die DNA während verschiedener Phasen des Zellzyklus hat.

Eukaryontische Chromosomenstruktur und Verdichtung

Würde man die DNA aller 46 Chromosomen eines menschlichen Zellkerns aneinander reihen, würde sie etwa zwei Meter messen, ihr Durchmesser aber nur 2 nm betragen. Wenn man bedenkt, dass die Größe einer typischen menschlichen Zelle etwa 10 &mgr;m beträgt (100.000 Zellen, die auf einem Meter aufgereiht sind), muss die DNA eng verpackt sein, damit sie in den Zellkern passt. Gleichzeitig muss es auch für die zu exprimierenden Gene gut zugänglich sein. Während einiger Stadien des Zellzyklus werden die langen DNA-Stränge zu kompakten Chromosomen kondensiert. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Chromosomen zu verdichten.

In der ersten Verdichtungsstufe wickeln sich kurze Abschnitte der DNA-Doppelhelix um einen Kern von acht histon Proteine ​​in regelmäßigen Abständen über die gesamte Länge des Chromosoms (Abbildung 3). Der DNA-Histon-Komplex heißt Chromatin. Der perlenartige Histon-DNA-Komplex heißt a Nukleosom, und DNA, die die Nukleosomen verbindet, wird als Linker-DNA bezeichnet. Ein DNA-Molekül in dieser Form ist etwa siebenmal kürzer als die Doppelhelix ohne die Histone, und die Kügelchen haben einen Durchmesser von etwa 10 nm, im Gegensatz zu den 2 nm Durchmesser einer DNA-Doppelhelix. Die nächste Verdichtungsstufe erfolgt, wenn die Nukleosomen und die Linker-DNA zwischen ihnen zu einer 30-nm-Chromatinfaser gewickelt werden. Dieses Coiling verkürzt das Chromosom weiter, so dass es jetzt etwa 50-mal kürzer ist als die gestreckte Form. In der dritten Verpackungsebene wird eine Vielzahl von Faserproteinen verwendet, um das Chromatin zu verpacken. Diese Faserproteine ​​stellen auch sicher, dass jedes Chromosom in einer sich nicht teilenden Zelle einen bestimmten Bereich des Zellkerns einnimmt, der sich nicht mit dem eines anderen Chromosoms überlappt.

Abbildung 3. Doppelsträngige DNA wickelt sich um Histonproteine, um Nukleosomen zu bilden, die wie „Perlen an einer Schnur aussehen.&rdquo Die Nukleosomen sind zu einer 30-nm-Chromatinfaser gewickelt. Wenn eine Zelle eine Mitose durchmacht, kondensieren die Chromosomen noch weiter.

DNA repliziert in der S-Phase der Interphase. Nach der Replikation bestehen die Chromosomen aus zwei miteinander verbundenen Schwesterchromatiden. Die Verbindung zwischen den Schwesterchromatiden ist in einer Region namens am engsten Zentromer. Die verbundenen Schwesterchromatiden sind unter einem Lichtmikroskop sichtbar. Die zentromerische Region ist stark kondensiert und erscheint daher als ein verengter Bereich.

Diese Animation veranschaulicht die verschiedenen Ebenen der Chromosomenpackung:

Ein YouTube-Element wurde aus dieser Textversion ausgeschlossen. Sie können es hier online einsehen: pb.libretexts.org/biowm/?p=142

Die DNA in Eukaryoten ist in allen Stadien des Lebens eines Organismus hoch strukturiert und organisiert. Diploide Organismen enthalten ein Paar von jedem Chromosom Menschen haben 23 Paare für eine Gesamtzahl von 46 Chromosomen. Chromosomenpaare, auch als homologe Chromosomen bekannt, enthalten dieselben Gene, obwohl es bei jedem Mitglied des Paares Unterschiede zwischen der Genversion geben kann. DNA wird normalerweise durch Protein-DNA-Komplexe, die die charakteristische kondensierte &lsquochromosomische Form bilden, eng in den Kern einer eukaryotischen Zelle gepackt. Zur Vorbereitung der Zellteilung verdichtet sich die DNA noch weiter.


Die Hauptaufgabe der DNA besteht darin, die Proteine ​​herzustellen, die Lebewesen zum Wachstum benötigen. Schauen wir uns also Proteine ​​etwas genauer an.

Proteine ​​sind große Moleküle, die aus kleineren Molekülen, den sogenannten Aminosäuren, bestehen. Proteine ​​haben spezielle Formen, die ihnen helfen, sich fest an bestimmte andere Moleküle in der Zelle zu binden.

Proteine ​​beginnen nicht mit dieser Form. Sie beginnen als lange Kette.

DNA ist die Anleitung zum Aufbau der Kette.

Dies sind die Schritte zum Aufbau eines Proteins.

SCHRITT 1 - Kopieren Sie die DNA

Die DNA bleibt sicher im Zellkern versteckt, daher benötigen wir eine Arbeitskopie der Informationen. Die DNA wird entpackt und kopiert. Das nennt man Transkription. (Sie können sich daran erinnern, indem Sie sich das Trans als Transport und das Skript als schriftlich vorstellen.)

SCHRITT 2 - Nehmen Sie die Kopie aus dem Kern

Die RNA trägt eine Kopie der DNA aus dem Zellkern und zu den Ribosomen. Die Art der RNA, die die Nachricht trägt, wird als bezeichnet Boten-RNA oder kurz mRNA.

SCHRITT 3 - Übersetzen Sie die Nachricht

DNA ist eine Sequenz aus 4 verschiedenen Basen, A, T, G und C. Messenger-RNA ersetzt das T durch ein U, wenn die Kopie erstellt wird, aber Sie haben immer noch nur 4 Auswahlmöglichkeiten in Ihrem Code.

A, U, G und C

Proteine ​​bestehen aus 20 Hauptaminosäuremolekülen.

Ala, Arg, Asn, Asp, Cys, Gln, Glu, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr, Val

Um von 4 auf 20 zu gehen, wird die mRNA in Dreiergruppen gelesen. Das nennt man Übersetzung.

SCHRITT 4 - Falte das Protein

Sehen Sie sich diese Animationen an, um die Schritte zusammenzustellen:

Von der DNA zum Protein (Nova über die Domäne des Lehrers)

mRNA-Übersetzung (Dolan DNA-Lernzentrum)

BioInteractive (Howard Hughes Medical Center)


Was ist für dich drin?

Die Erfahrung hat gezeigt, dass es viele Verwendungsmöglichkeiten für die hier gefundenen Ressourcen gibt. Zum Beispiel,

Für den intellektuell Neugierigen und Aufgeschlossenen können durch die auf dieser Site enthaltenen Artikel ganz neue und unerwartete Sichtweisen eröffnet werden.

Für Studenten, von der Graduiertenschule an abwärts, gibt es eine Vielzahl von Bildungswegen durch das hier vorgestellte Material. Lehrer könnten diese Pfade leicht für die Verwendung in Kursen anpassen, die auf eine kritische Bewertung aktueller Themen in der Biologie abzielen – insbesondere Genetik, Epigenetik, Molekularbiologie im Allgemeinen und Evolution. Dabei kann der Themenindex besonders hilfreich sein.

Alle Leser können durch die hier vorgestellten Artikel zu kritischem Denken angeregt werden und sollten sich frei fühlen, Kritik und Kommentare an [email protected] zu senden. Ich kann nicht alle E-Mails, die ich erhalte, ausführlich beantworten, aber ich werde sie durch aktive Auseinandersetzung mit Ihren Gedanken zur Kenntnis nehmen und davon profitieren.

Indem Sie hier auf Artikel verlinken – zum Beispiel solche, die Sie besonders provozieren oder interessieren – oder indem Sie Links an Freunde und Kollegen senden, eröffnen Sie sich Möglichkeiten für einen fruchtbaren Austausch im eigenen Kreis.


Eine Anpassung ist nur dann eine Anpassung, wenn sie genetisch an die Nachkommen weitergegeben werden kann. Größe könnte also eine Anpassung sein, aber die Fähigkeit, Englisch zu sprechen, ist es nicht. Organismen mit hilfreichen Anpassungen neigen dazu, länger zu leben und sich mehr zu vermehren. Wenn die Umgebung ihrer Nachkommen diese Anpassungen ebenfalls vorteilhaft macht, werden sich die Nachkommen auch effektiver vermehren und das Vorhandensein eines bestimmten Gens oder einer Reihe von Genen im Genpool einer Art erhöhen.

Umweltfaktoren können die Expression eines bestimmten Gens "anschalten" oder eliminieren. Zum Beispiel verursacht eine genetische Störung namens Phenylketonurie Retardierung, Krampfanfälle, psychiatrische Probleme und Entwicklungsverzögerungen. Durch die Vermeidung von Nahrungsmitteln, die Phenylalanin enthalten, können Menschen mit dieser Erkrankung jedoch die Entwicklung dieser genetischen Erkrankung vermeiden. Folglich verändern Umwelteinflüsse die Art und Weise, wie DNA exprimiert wird. Während diese Veränderungen nicht an die Nachkommen weitergegeben werden, sind es die Gene selbst, und wenn die Nachkommen in der gleichen Umgebung wie die Eltern leben, wird das Gen "abgeschaltet". Wenn die Nachkommen jedoch in eine andere Umgebung ziehen, kann sich das Gen selbst exprimieren, was zu maladaptiven Merkmalen führt.


Bestandteile der DNA:

Bestandteile der DNA: Es kann als langes, dünnes Molekül beschrieben werden, das aus Dingen besteht, die (Nukleotide) genannt werden, und diese Nukleotide verbinden sich zu einem Rückgrat. Diese Nukleotide bestehen aus stickstoffhaltigen Basen, Zucker und Phosphatgruppen. Die stickstoffhaltige Base kann Guanin, Cytosin, Thymin und Adenin sein.

DNA

Funktion der DNA:

Funktion der DNA: Die zur Erfüllung ihrer Funktion erforderlichen Anweisungen erhalten die Zellen aus der DNA. Die Zelle kann als Computer angesehen werden, während Deoxy-Ribonukleinsäure als Computerprogramm angesehen werden kann. Es ist das Programm, das dem Computer Anweisungen gibt und dem Computer sagt, wie er sich verhält und wie er funktioniert.

Die ATGC-Sequenz im Desoxy-Ribonukleinsäure-Strang ODER die Nukleotidsequenz funktioniert als Code und ist das, was eine Person von anderen einzigartig macht. Alle 3 Buchstaben werden Codons genannt. Die Codon-Reihe kann etwa so aussehen: ATC, GTC, AAT, GAC.

DNA-Lage und -Struktur:

DNA-Standort: Bei eukaryontischen oder mehrzelligen Organismen befindet sich die DNA im Zellkern, während sie sich bei prokaryontischen oder einzelligen Organismen frei im Zytosol der Zelle bewegt, da Prokaryonten keinen Kern in ihren Zellen haben.

Struktur:

Die Struktur der DNA besteht aus Stickstoffbasen mit angeschlossenem Pentosezucker und diese Pentosezucker mit a . verbunden Phosphatgruppe. Der Komplex dieser drei Dinge bildet ein einzelnes Nukleotid. Diese Nukleotide sind in Reihe angefügt, wodurch ein Strang gebildet wird, der doppelhelixförmig mit einer großen und einer kleinen Furche darin ist.

Was sind Gene?

Eine spezifische Nukleotidsequenz eines DNA-Strangs, der für Proteine ​​kodiert, wird Gene genannt. Diese kodierenden Sequenzen darin machen funktionelle Proteine. Diese funktionellen Proteine ​​werden so hergestellt, dass die DNA zuerst RNA transkribiert und diese RNA schließlich in funktionelle Proteine ​​übersetzt wird.

Was ist die Mutation?

Jede Veränderung oder Abweichung von der ursprünglichen Größe, Form oder Funktion wird als Mutation bezeichnet. Bei einer Mutation in der Nukleotidsequenz, Aminosäuresequenz oder im Chromosomenkörper können schwere oder komplexe medizinische Komplikationen für den Organismus auftreten.

Mutationen in solchen Dingen können schädlich, nützlich oder unwirksam sein. Die Mutation, die keine negativen oder schädlichen Auswirkungen auf den Organismus hat, ist eine nicht wirksame Mutation, während die Mutation, die gefährliche Auswirkungen auf den Organismus zeigt, schädliche Mutationen sind. In seltenen Fällen können Mutationen dem Organismus in vielerlei Hinsicht förderlich sein.


Können wir einen Apfel machen, der nicht braun wird?

1. Verstehe, warum der Apfel überhaupt braun wird. Was verursacht Bräunung?

Browning wird durch das Protein PPO verursacht, das von einem Gen gesteuert wird

2. Warum wird Zitronensaft langsam braun?

Zitronensaft beeinflusst die Form des Proteins, es funktioniert nicht so gut.

3. Was würde passieren, wenn wir das PPO-Gen zum Schweigen bringen?

Das Protein würde nicht produziert werden, keine Bräunung.

4. Gilt der arktische Apfel als transgen?

Nein, es wurden keine neuen Gene hinzugefügt, das PPO-Gen wurde ausgeschaltet.


Weltweit erster lebender Organismus mit vollständig neu gestalteter DNA geschaffen

Wissenschaftler haben den weltweit ersten lebenden Organismus mit einem vollsynthetischen und radikal veränderten DNA-Code geschaffen.

Die im Labor hergestellte Mikrobe, ein Bakterienstamm, der normalerweise im Boden und im menschlichen Darm vorkommt, ähnelt seinen natürlichen Verwandten, überlebt jedoch mit einem kleineren Satz genetischer Anweisungen.

Die Existenz des Käfers beweist, dass Leben mit einem eingeschränkten genetischen Code existieren kann und ebnet den Weg für Organismen, deren biologische Maschinerie beschlagnahmt wird, um Medikamente und nützliche Materialien herzustellen oder neue Eigenschaften wie Virusresistenz hinzuzufügen.

In einem zweijährigen Versuch haben Forscher des Labors für Molekularbiologie des Medical Research Council in Cambridge die DNA des Bakteriums gelesen und neu gestaltet Escherichia coli (E coli), bevor Zellen mit einer synthetischen Version des veränderten Genoms erzeugt werden.

Das künstliche Genom enthält 4 Millionen Basenpaare, die Einheiten des genetischen Codes, die durch die Buchstaben G, A, T und C ausgedrückt werden. Vollständig auf A4-Blättern gedruckt, umfasst es 970 Seiten und ist damit das mit Abstand größte Genom, das Wissenschaftler haben Jemals gebaut.

„Es war völlig unklar, ob es möglich ist, ein so großes Genom zu machen und es so stark zu verändern“, sagt Jason Chin, ein Experte für synthetische Biologie, der das Projekt leitete.

Die in einer Zelle aufgewickelte DNA enthält die Anweisungen, die sie zum Funktionieren benötigt. Wenn die Zelle beispielsweise mehr Protein zum Wachsen benötigt, liest sie die DNA, die für das richtige Protein kodiert. Die DNA-Buchstaben werden in Trios gelesen, die Codons genannt werden, wie TCG und TCA.

Fast alles Leben, von der Qualle bis zum Menschen, verwendet 64 Codons. Aber viele von ihnen machen den gleichen Job. Insgesamt ergeben 61 Codons 20 natürliche Aminosäuren, die wie Perlen an einer Schnur aneinandergereiht werden können, um jedes Protein in der Natur aufzubauen. Drei weitere Codons sind praktisch Stoppzeichen: Sie sagen der Zelle, wann das Protein fertig ist, wie der Punkt, der das Ende dieses Satzes markiert.

Der neue synthetische Organismus, Escherichia coli Syn61, auf Tellern. Foto: Handout

Das Cambridge-Team machte sich daran, die E coli Genom, indem einige seiner überflüssigen Codons entfernt werden. Bei der Arbeit an einem Computer gingen die Wissenschaftler die DNA des Käfers durch. Immer wenn sie auf TCG stießen, ein Codon, das eine Aminosäure namens Serin herstellt, schrieben sie es in AGC um, das die gleiche Aufgabe erfüllt. Sie ersetzten auf ähnliche Weise zwei weitere Codons.

Mehr als 18.000 Bearbeitungen später hatten die Wissenschaftler jedes Vorkommen der drei Codons aus dem Genom des Käfers entfernt. Der neu gestaltete genetische Code wurde dann chemisch synthetisiert und Stück für Stück ergänzt E coli wo es das natürliche Genom des Organismus ersetzt. Das in Nature berichtete Ergebnis ist eine Mikrobe mit einem vollständig synthetischen und radikal veränderten DNA-Code. Der als Syn61 bekannte Bug ist etwas länger als normal und wächst langsamer, überlebt aber trotzdem.

"Es ist ziemlich erstaunlich", sagte Chin. Als der Käfer entstand, kurz vor Weihnachten, ließ das Forscherteam im Labor ein Foto mit einem Teller der Mikroben als zentrale Figur in einer Nachbildung der Krippe machen.

Solche Designer-Lebensformen könnten sich als nützlich erweisen, glaubt Chin. Da ihre DNA unterschiedlich ist, werden eindringende Viren Schwierigkeiten haben, sich in ihnen auszubreiten, was sie praktisch virusresistent macht. Das könnte Vorteile bringen. E coli wird bereits von der biopharmazeutischen Industrie verwendet, um Insulin für Diabetes und andere medizinische Wirkstoffe gegen Krebs, Multiple Sklerose, Herzinfarkt und Augenerkrankungen herzustellen, aber ganze Produktionsläufe können verdorben werden, wenn Bakterienkulturen mit Viren oder anderen Mikroben kontaminiert sind. Aber das ist noch nicht alles: In zukünftigen Arbeiten könnte der freigesetzte genetische Code umfunktioniert werden, um Zellen dazu zu bringen, Designer-Enzyme, Proteine ​​und Medikamente herzustellen.

Die größte Revolution in der Genbearbeitung: Crispr-Cas9 erklärt – Video

Im Jahr 2010 gaben US-Wissenschaftler die Schaffung des weltweit ersten Organismus mit einem synthetischen Genom bekannt. Der Fehler, Mykoplasmen-Mykoide, hat ein kleineres Genom als E coli – etwa 1m Basenpaare – und wurde nicht radikal umgestaltet. Clyde Hutchison von der US-Forschungsgruppe kommentierte die neueste Arbeit: „Dieser Umfang des Genomersatzes ist größer als jeder bisher berichtete vollständige Genomersatz.“

„Sie haben das Gebiet der synthetischen Genomik auf ein neues Niveau gehoben, indem sie nicht nur erfolgreich das bisher größte synthetische Genom aufgebaut haben, sondern auch die bisher meisten Codierungsänderungen an einem Genom vorgenommen haben“, sagte Tom Ellis, ein Forscher für synthetische Biologie bei Imperial College-London.

Aber die Aufzeichnungen können nicht lange stehen. Ellis und andere bauen ein synthetisches Genom für Bäckerhefe auf, während Harvard-Wissenschaftler Bakteriengenome mit mehr Codierungsänderungen herstellen. Dass das neu gestaltete E coli nicht so gut wächst wie natürliche Sorten, ist nicht überraschend, fügte Ellis hinzu. "Wenn überhaupt, ist es überraschend, dass es nach so vielen Veränderungen überhaupt wächst", sagte er.

Dieser Artikel wurde am 17. Mai 2019 geändert. Im Original wurde das Laboratory of Molecular Biology fälschlicherweise als Teil der Cambridge University beschrieben.


Themen der Genetik und DNA tauchen ständig in den Nachrichten zu Themen der Lebensmittelproduktion, Gesundheit, Rechtsstreitigkeiten und Ethik auf. Wir hören von DNA in Filmen wie Jurassic Park und X-Men, wir lernen Kleinigkeiten darüber aus Fernsehsendungen wie Dexter und CSI, aber was genau ist DNA und wie funktioniert sie?

Diese kurze Animation ist für diejenigen gedacht, die eine einfache Einführung – oder sogar eine Auffrischung – darüber wünschen, wie DNA ein Lebewesen erschafft. In diesem Video erfahren Sie etwas über genetischen Code, DNA-Transkription und -Translation und die Bedeutung von Proteinen in der Chemie des Lebens.

Für Lehrer

Der Inhalt dieses Videos erfüllt die Kriterien der folgenden disziplinären Kernideen, die von den Next Generation Science Standards definiert sind. Nutzen Sie unsere Videos als Ergänzung zum Lehrplan.

Gymnasium, Biowissenschaften 1

Von Molekülen zu Organismen: Strukturen und Prozesse.

Gymnasium, Biowissenschaften 3

Vererbung: Vererbung und Variation von Merkmalen.

Gymnasium, Physik 4

Wellen und ihre Anwendungen in Technologien für den Informationstransfer.

Georgia Biologie 1

Beziehungen zwischen Strukturen und Funktionen in lebenden Zellen.

Georgia Biologie 2

Wie genetische Information in Zellen ausgedrückt wird.

Georgia Biologie 3

Wie biologische Merkmale an nachfolgende Generationen weitergegeben werden.

Georgia Biologie 6

Mitwirkende

Unsere Videos profitieren von Anleitungen und Ratschlägen von Experten aus Wissenschaft und Bildung. Diese Animation ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen den folgenden Wissenschaftlern, Pädagogen und unserem Kreativteam.

Berater

Transkript

Statements Clearly präsentiert: Was ist DNA und wie funktioniert sie?

DNA (oder „Desoxyribonukleinsäure“) ist ein Molekül. Es ist ein Haufen Atome, die zusammengeklebt sind.

Im Fall der DNA verbinden sich diese Atome zu einer langen spiralförmigen letzteren Art wie dieser hier. Wenn Sie jemals Biologie studiert oder den Film Jurassic Park gesehen haben, haben Sie wahrscheinlich gehört, dass DNA als Blaupause oder Rezept für ein Lebewesen dient. Aber wie? Wie kann ein bloßes Molekül als Blaupause für etwas so Komplexes und Wunderbares wie ein
Um diese Frage zu beantworten, werfen wir zunächst einen Blick auf Aminosäuren.

Aminosäuren sind winzig kleine Chemikalien in unserem Körper, die so wichtig sind, dass sie oft als Bausteine ​​des Lebens bezeichnet werden.

Es gibt ungefähr 20 verschiedene Arten von Aminosäuren, jede mit ihrer eigenen einzigartigen Form.

Das Schöne an ihnen ist, dass sie wie Legos aneinander befestigt werden können, um eine endlose Vielfalt größerer Partikel, die als Proteine ​​​​bekannt sind, zu produzieren.

Aminosäuren bilden Proteine, Proteine ​​(zusammen mit anderen Chemikalien) verbinden sich zu lebenden Zellen, Zellen bilden Gewebe, Gewebe bilden Organe und Organe, wenn sie alle zusammengefügt und funktionieren, bilden Lebewesen wie du und ich.

Diese Proteine, aus denen unser Körper besteht (und denken Sie daran, dass es Millionen verschiedener Arten von Proteinen gibt) müssen in die perfekte Form gebracht werden, um zu funktionieren. Wenn sie die falsche Form haben, funktionieren sie normalerweise nicht. Hier kommt die DNA ins Spiel.

DNA macht viele interessante Dinge (von denen wir einige nicht vollständig verstehen), aber eine ihrer wichtigsten und am besten verstandenen Funktionen besteht darin, Aminosäuren zu sagen, wie sie sich anordnen und zu bestimmten Proteinformen formen.

Theoretisch wird alles andere, von Zellen über Organe bis hin zu ganzen Lebewesen, gut funktionieren, wenn die richtigen Proteine ​​zur richtigen Zeit und am richtigen Ort gebaut werden.

Dies hier ist ein vereinfachtes DNA-Modell.

Es zeigt uns, dass die Schritte des letzteren aus 4 verschiedenen Arten von Chemikalien bestehen, die hier durch verschiedene Farben und Buchstaben dargestellt werden.

Wenn Sie sich nur eine Seite des Moleküls ansehen, können Sie seinen chemischen Code (oder seine genetische Sequenz) von oben nach unten lesen, wie in einem Buch.

Ein einzelner DNA-Strang ist extrem lang, Millionen Buchstaben lang. Die meiste Zeit seines Lebens ist es wie eine Nudel aufgerollt und lebt im Kern oder im Herzstück einer Zelle. Aminosäuren leben jedoch außerhalb des Zellkerns im sogenannten Zytoplasma.

Um die Interaktion der DNA mit dem Zytoplasma und die Bildung dieser Proteine ​​zu unterstützen, erstellen spezielle Chemikalien im Zellkern Teilkopien des DNA-Codes.

Diese neuen Kopien namens RNA sehen genauso aus wie DNA, sind aber natürlich kürzer und ihnen fehlt eine Seite.

Ihre kleine Form und Größe ermöglicht es ihnen, durch winzige Poren im Zellkern in das Zytoplasma und in die Mündung eines anderen Partikels namens Ribosom zu gelangen.

Ribosomen sind Protein-Baumaschinen. Sie lesen jeweils 3 Buchstaben der RNA, saugen Aminosäuren aus ihrer Umgebung und kleben sie entsprechend dem RNA-Code zu einer Kette zusammen. Während die Kette wächst, biegt sie sich, faltet sie und klebt an sich selbst, um ein perfekt geformtes Protein zu bilden.

Sagen Sie dem Ribosom alle 3 Buchstaben des RNA-Codes, welche der 20 verschiedenen Arten von Aminosäuren als nächstes hinzugefügt werden soll. Zum Beispiel sagt CAA dem Ribosom, dass es sich ein Glutamin schnappen soll, AGU sagt ihm, dass es sich ein Serin schnappen soll und so weiter.

Sobald ein Protein aufgebaut ist, kann es eine Reihe verschiedener Dinge tun, von denen eine darin bestehen könnte, eine brandneue Zelle zu bilden.

Um die ursprüngliche Frage zu beantworten: Was ist DNA? DNA ist ein molekularer Bauplan für ein Lebewesen.
Wie funktioniert es? DNA erzeugt RNA, RNA erzeugt Protein, Proteine ​​bilden weiter Leben.

Dieser gesamte Prozess, so kompliziert, so ausgefeilt, so magisch er auch erscheinen mag, basiert vollständig auf der Chemie. Es kann studiert werden, es kann verstanden werden.