DNA v Rostlinách,
DNA je dědičný nebo genetický materiál, přítomný ve všech buňkách, které nese informace o struktuře a funkci živých organismů.
V rostlinné říši je DNA nebo deoxyribonukleová kyselina obsažena v buněčných strukturách jádra, mitochondrií a chloroplastů vázaných na membránu. DNA má několik vlastností, které jsou mezi chemickými molekulami jedinečné.
je univerzální pro všechny živé organismy, které mají stejnou strukturu a funkci v každém. Je schopen se reprodukovat v procesu známém jako samoreplikace. Tato vlastnost umožňuje dělení buněk, a tím i kontinuitu, růst a opravu.
To s sebou nese ve své struktuře genetického kódu, nebo sadu instrukcí pro buněčný vývoj a údržbu. Nakonec prochází změnami v chemické struktuře, a to jak z environmentálních, tak z vnitřních příčin, nazývaných mutace, které přispívají k evoluci, rozmanitosti a nemoci.
chemická struktura
DNA je jednoduchá molekula, skládající se ze čtyř nukleotidů. Každý nukleotid má pět-uhlík cukru (deoxyribose), fosfát, a jeden ze čtyř možných dusíkatých bází: double-ringed puriny adeninu (a) a guanin (G) a single-ringed pyrimidinů thyminu (T) a cytosin (C).
Většina z vlastností DNA se vztahují k jedinečné dluhopisů, které tvoří mezi nukleotidy: sugarphosphate komponenty sladit sebe lineárně, zatímco dusík kroužky dluhopisů kolmo.
Chemické Struktury
dusík kroužky další bond ve velmi specifickým způsobem:vždy páruje s T, a Galways dvojici s C. DNAmolecule tedy jeví jako žebřík, přičemž strany cukr-fosfát; příčle, U a G-C párů.
Další lepení a skládání vytváří strukturu ve tvaru spirálového žebříku, známého jako dvojitá šroubovice. Tato dvojitá šroubovice je kompaktně zabalena do struktur podobných strukturám známých jako chromozomy, které jsou viditelné pod světelným mikroskopem před a během buněčného dělení.
Během každodenního života buňky, DNA se jeví jako nerozlišitelné temné hmoty zavolat chromatinu (inkluzivní termín se odkazuje na DNA a proteiny, které se vážou k tomu, nacházející se v jádrech eukaryotických buněk).
Watson a Crick Model
V polovině-1800 Gregor Mendel, Rakouský mnich, předpokládá se, že genetický materiál neexistoval. Objevil zákony dědičnosti pomocí hrachu a dalších rostlin ve své zahradě ke studiu dědičnosti takových rysů, jako je barva květů.
Téměř sedmdesát let trvalo, než vědci James Watson a Francis Crick v roce 1953, navržené dvojité šroubovice jako nejpravděpodobnější model pro každou z unikátních vlastností molekuly. Jejich model byl brzy poté ověřen rentgenovými difrakčními technikami.
Několik výzkumných pracovníků, pracují na Columbia University a jinde ve Spojených Státech, vedl způsob, jak před Watson a Crick o objevování chemické složení tohoto genetického materiálu a dusíkaté base párování: množství adeninu vždy rovnala thyminu a jako moudrý s guanin a cytosin.
Model Watson a Crick také navrhl, že obě strany nebo prameny DNA běží v opačných směrech: to znamená, že fosfátový cukr jedné strany směřuje nahoru, zatímco druhý pramen směřuje dolů.
tato vlastnost je známá jako antiparalelní vazba. Model Watson a Crick by mohl snadno vysvětlit, jak se DNA replikuje během buněčného dělení a jak je genetická informace kódována ve své struktuře.
Self-Replikace
Self-replikace, který umožňuje kontinuitu generací a růst a opravy jednotlivých organismů, dochází při dělení buněk. DNA musí být schopna produkovat přesné kopie sebe sama. Molekula je k tomu jedinečně navržena: řada kroků zprostředkovaných enzymy umožňuje dvojité šroubovice uvolnit nebo rozbalit, jako zip, oddělující dva prameny.
dále nukleotidy z trávené potravy vstupují nejprve do buňky a poté do jádra. Se vážou na odpovídající nukleotidové: s T a G s C. tento proces pokračuje, dokud dva nové dvouvláknové molekuly DNA tvoří, každou kopii jiný a každý půjde do nové buňky, které vyplynuly z mobilní divize.
syntéza proteinů
informace zakódované v DNA umožňují veškerý vývoj a udržování buňky a organismu. Jazyk tohoto kódu spočívá v lineárním čtení sousedních nukleotidů na každém řetězci. Každé tři nukleotidy specifikují nebo odpovídají konkrétní aminokyselině, jednotlivým jednotkám proteinů.
druhá molekula ribonukleové kyseliny (RNA), kopií molekulární struktury DNA a přináší informace mimo jádro do okolní cytoplasmy buňky,kde aminokyseliny, které jsou sestaveny v určeném pořadí, produkují protein.
postprodukční modifikace těchto proteinů, jako je přidání cukrů, tuků nebo kovů, umožňují širokou škálu funkční a strukturální rozmanitosti. Rostlinné DNA kódy pro různé látky, které jsou pro rostliny jedinečné. Tyto produkty udržují nejen samotné rostliny, ale i celé ekologické výklenky, stejně jako lidstvo.
mitochondriální a Chloroplastická DNA
Druhá, nezávisle fungující sada DNA existuje ve dvou organelách mimo jádro buňky, mitochondriích a chloroplastu. Je to v mitochondriích, zdrojích energie buněk, kde se sacharidy, tuky a bílkoviny rozkládají na své surové prvky s uvolněním uložené energie chemické vazby ve formě tepla (kalorií).
Druhá oblast, ve které je DNA uložena mimo jádro, je v chloroplastu, struktuře jedinečné pro rostlinné buňky. V chloroplastech, probíhá fotosyntéza, proces, při kterém rostliny jsou schopny přeměnit oxid uhličitý, vodu a sluneční energii k výrobě cukrů a, později, tuky a bílkoviny, se uvolňování kyslíku. Tento kritický proces prováděný rostlinami udržuje většinu života na zemi.
mitochondriální i chloroplastická DNA se během buněčného dělení replikují odděleně od jaderné DNA. Předpokládá se, že tyto organely kdysi, před miliardami let, může být samostatně žijící organismy, které byly začleněny do jiných buněk tvořit eukaryotických buněk, které tvoří nebakteriálních formy života jako jsou houby, prvoci, rostliny a zvířata.
rostlinné proteiny
velké množství proteinů, které jsou pro rostliny jedinečné, je kódováno na rostlinné DNA. Fytochemikálie, látky se silnými přínosy pro zdraví. Dobře studovaných tříd je málo, včetně flavonoidů, fytosterolů, karotenoidů, indolů, kumarinů, organosulfur, terpenů, saponinů, lignanů a isothiokyanátů.
každá skupina obsahuje specifické proteiny, které jsou antioxidanty i antikarcinogeny chránící živočišné buňky před rakovinotvornými látkami. Karotenoidy, jako je beta-karoten, nalezený v oranžové a žluté ovoce a zeleniny, a lykopenů, nalezené v rajčatech, se objeví na ochranu zvířat proti onemocnění srdce a mrtvice, stejně jako rakovina.
fytosteroly, stejně jako ty, které se nacházejí v sójových bobech, jsou estrogenové sloučeniny, které napodobují ženské hormony. Zdá se, že chrání ženské orgány před rakovinou a také se zdá, že snižují hladinu cholesterolu.
rostlinné hormony
velké segmenty rostlinné DNA jsou věnovány kódování specializovaných rostlinných hormonů. Hormony jsou látky, které jsou produkovány jednou skupinou buněk, cirkulují do jiného místa a ovlivňují DNA cílových buněk. V rostlinách tyto hormony řídí buněčné dělení, růst a diferenciaci.
existuje pět dobře popsaných tříd rostlinných hormonů: auxiny, gibereliny, cytokininy, ethylen a kyselina abscisová. Mezi funkce auxinů patří fototropismus, vlastnost, která způsobuje, že se rostliny ohýbají směrem ke světlu.
produkované v kořenech, auxiny cestují do stonků, čímž se buňky prodlužují na temné straně rostlinné tkáně. Ethylen je plynná látka, která dozrává ovoce a způsobuje jejich pokles z rostliny. Kyselina abscisová přispívá ke stárnutí a pádu listů.
Geneticky Modifikované Rostliny
Protože rostliny jsou snadno manipulovat, rostlinné DNA, je druhý pouze na bakteriální DNA jako primární experimentální objekt pro bioinženýrů. Přímá modifikace DNA přidáním nebo odstraněním určitého segmentu genů, které kódují specifické vlastnosti, je zaměřena na bioinženýrství a biotechnologii.
Protože rostliny poskytují hlavní zdroj potravy pro člověka a populace hospodářských zvířat, geneticky modifikované potraviny byly vyvinuty, které odolávají hmyzu, bakterií, virů, a jiných škůdců a snížit potřebu externího pesticidů.
Geneticky modifikovaných plodin jsou navrženy tak, aby zlepšit celou řadu vlastností, z pohledu a ochutnávka dobré, aby to roste rychleji nebo zrání pomaleji, aby s ne semena.
zavedení genů z jiných království, jako království zvířat, do DNA rostlin je umožnit vědcům vyvinout budoucí plodiny, které mohou obsahovat lidské vakcíny, lidské hormony, a dalších farmaceutických výrobků.
rajče bylo prvním federálně schváleným bioinženýrským jídlem, které bylo prodáno ve Spojených státech. Dnes jsou desítky produktů a krmiva pro hospodářská zvířata nějakým způsobem geneticky modifikovány.