DNA i planter
DNA er det arvelige eller genetiske materiale, der findes i alle celler, der bærer information om strukturen og funktionen af levende ting.
i planteriget er DNA eller deoksyribonukleinsyre indeholdt i de membranbundne cellestrukturer i kernen, mitokondrier og kloroplaster. DNA har flere egenskaber, der er unikke blandt kemiske molekyler.
det er universelt for alle levende organismer, der har samme struktur og funktion i hver. Det er i stand til at reproducere sig selv i en proces kendt som selvreplikation. Denne egenskab tillader celledeling og dermed kontinuitet, vækst og reparation.
det bærer i sin struktur den genetiske kode eller sæt instruktioner til cellulær udvikling og vedligeholdelse. Endelig gennemgår den ændringer i kemisk struktur fra både miljømæssige og interne årsager, kaldet mutationer, som bidrager til evolution, mangfoldighed og sygdom.
kemisk struktur
DNA er et simpelt molekyle, der består af fire nukleotider. Hvert nukleotid har en fem-carbon sukker (deoksyribose), en phosphat, og en af fire mulige nitrogenholdige baser: de dobbeltringede puriner af adenin (A) og guanin (G) og de enkeltringede pyrimidiner af thymin (T) og cytosin (C).
de fleste af DNA-egenskaberne vedrører de unikke bindinger, der dannes blandt nukleotiderne: sukkerphosphatkomponenterne justerer sig lineært, mens nitrogenringene binder vinkelret.
kemisk struktur
nitrogenringene binder yderligere på en meget specifik måde:a parrer altid med T og Galver par med C. Dnamolekylet vises således som en stige, hvor siderne er sukkerphosphat; trin, A-T og G-C par.
yderligere binding og foldning producerer en struktur formet som en spiralstige, kendt som en dobbelt spiral. Denne dobbelte spiral er kompakt pakket i reblignende strukturer kendt som kromosomer, som er synlige under et lysmikroskop før og under celledeling.
i løbet af cellens daglige liv fremstår DNA ‘ et som et uadskilleligt mørkt masseopkaldskromatin (et inkluderende udtryk, der henviser til DNA og proteinerne, der binder til det, placeret i kernerne i eukaryote celler).i midten af 1800-tallet postulerede Gregor Mendel, en østrigsk munk, at genetisk materiale eksisterede. Han opdagede arvelighedslovene ved hjælp af ærter og andre planter i sin have for at studere arven af sådanne træk som blomsterfarve.
næsten halvfjerds år gik, før forskerne James og Francis Crick i 1953 foreslog den dobbelte spiral som den mest plausible model for hver af molekylets unikke egenskaber. Deres model blev verificeret af Røntgendiffraktionsteknikker kort tid efter.
flere forskere, der arbejder ved Columbia University og andre steder i USA, havde ført vejen forud for Crick og Crick ved at opdage den kemiske sammensætning af dette genetiske materiale og den nitrogenholdige baseparring: mængden af adenin svarede altid til thymin og lignende med guanin og cytosin. Crick-modellen foreslog også, at de to sider eller tråde af DNA løber i modsatte retninger: det vil sige fosfatsukkeret på den ene side peger opad, mens den anden streng peger nedad.
denne egenskab er kendt som antiparallel bonding. Crick-modellen kunne let forklare, hvordan DNA replikerer under celledeling, og hvordan genetisk information kodes i dens struktur.
selvreplikation
selvreplikation, som tillader kontinuitet i generationer og vækst og reparation af individuelle organismer, forekommer under celledeling. DNA skal kunne producere nøjagtige kopier af sig selv. Molekylet er unikt designet til dette: en række trin, der gør det muligt for den dobbelte Spiral at slappe af eller pakke ud, som en lynlås, der adskiller de to tråde.
Dernæst kommer nukleotider fra fordøjet mad først ind i cellen og derefter kernen. De binder til et tilsvarende nukleotid: A med T og G med C. processen fortsætter, indtil der er dannet to nye dobbeltstrengede DNA-molekyler, hver en kopi af den anden og hver går ind i de nye celler, der er resultatet af celledeling.
proteinsyntese
Informationen kodet i DNA giver mulighed for al udvikling og vedligeholdelse af cellen og organismen. Sproget i denne kode ligger i en lineær læsning af tilstødende nukleotider på hver streng. Hver tre nukleotider specificerer eller passer til en bestemt aminosyre, de enkelte enheder af proteiner.
et andet molekyle, ribonukleinsyre (RNA), kopierer den molekylære struktur af DNA og bringer informationen uden for kernen ind i den omgivende cytoplasma i cellen,hvor aminosyrerne samles i specificeret rækkefølge for at producere et protein.postproduktionsændringer af disse proteiner, såsom tilsætning af sukker, fedt eller metaller, tillader en lang række funktionelle og strukturelle mangfoldighed. Plant DNA koder for en række stoffer, der er unikke for planter. Disse produkter opretholder ikke kun planterne selv, men også hele økologiske nicher såvel som menneskeheden.
mitokondrie-og Chloroplastisk DNA
et andet uafhængigt fungerende sæt DNA findes i to organeller uden for cellens kerne, mitokondrier og chloroplast. Det er i mitokondrier, strømkilderne til celler, hvor kulhydrater, fedtstoffer og proteiner nedbrydes til deres råelementer med frigivelse af lagret kemisk bindingsenergi i form af varme (kalorier).
den anden region, hvor DNA er anbragt uden for kernen, er i chloroplasten, en struktur, der er unik for planteceller. I kloroplaster forekommer fotosyntese, den proces, hvormed planter er i stand til at omdanne kulsyre, vand og solenergi til at producere sukker og senere fedt og proteiner med frigivelse af ilt. Denne kritiske proces, der udføres af planter, opretholder det meste liv på jorden.
både mitokondrie-og kloroplastisk DNA replikeres separat fra nukleart DNA under celledeling. Det postuleres, at disse organeller en gang for milliarder af år siden kan have været uafhængigt levende organismer, der blev inkorporeret i andre celler for at danne de eukaryote celler, der udgør ikke-bakterielle livsformer som svampe, protister, planter og dyr.
planteproteiner
et stort udvalg af proteiner, der er unikke for planter, er kodet på plante-DNA. En gruppe, der har fået meget opmærksomhed, er de såkaldte fytokemikalier, stoffer med kraftige sundhedsmæssige fordele. Godt studerede klasser er få, herunder flavonoider, phytosteroler, carotenoider, indoler, coumariner, organosulfurer, terpener, saponiner, lignaner og isothiocyanater.
hver gruppe indeholder specifikke proteiner, der både er antioksidanter og anticarcinogener, der beskytter dyreceller mod kræftfremkaldende stoffer. Carotenoiderne, såsom beta-caroten, der findes i orange og gule frugter og grøntsager, og lycopener, der findes i tomater, ser ud til at beskytte dyr mod hjertesygdomme og slagtilfælde samt kræft. phytosterolerne, som dem, der findes i sojabønner, er østrogenlignende forbindelser, der efterligner kvindelige hormoner. Disse ser ud til at beskytte kvindelige organer mod kræft og ser også ud til at sænke kolesterolet.
plantehormoner
store segmenter af plante-DNA er afsat til kodning for specialiserede plantehormoner. Hormoner er stoffer, der produceres af en gruppe celler, cirkulerer til et andet sted og påvirker MÅLCELLERNES DNA. I planter styrer disse hormoner celledeling, vækst og differentiering.
der er fem velbeskrevne klasser af plantehormoner: hjælpestoffer, gibberelliner, cytokininer, ethylen og abscisinsyre. Blandt hjælpefunktionerne tillader fototropisme, den egenskab, der får planter til at bøje sig mod lyset.
produceret i rødderne rejser hjælpestoffer til stængler, hvilket gør cellerne aflange på den mørke side af plantevæv. Ethylen er et gasformigt stof, der modner frugter og får dem til at falde fra planten. Abscisinsyre bidrager til aldring og fald af blade.
genetisk modificerede planter
fordi planter er lette at manipulere, er plante-DNA kun andet end bakterielt DNA som et primært eksperimentelt emne for bioingeniører. Den direkte modifikation af DNA ved at tilføje eller fjerne et bestemt segment af gener, der koder for specifikke træk, er fokus for bioengineering og bioteknologi. fordi planter udgør den største fødekilde for mennesker og husdyrpopulationer, er der udviklet genetisk modificerede fødevarer, der modstår insekter, bakterier, vira og andre skadedyr og mindsker behovet for eksterne pesticider.genetisk modificerede planteafgrøder er designet til at forbedre en række egenskaber, fra at se og smage godt til at vokse hurtigere eller modnes langsommere til at have ingen frø. indførelsen af gener fra andre kongeriger, såsom dyreriget, i plante-DNA giver forskere mulighed for at udvikle fremtidige afgrøder, der kan indeholde humane vacciner, humane hormoner og andre farmaceutiske produkter. en tomat var den første føderalt godkendte bioingeniør mad, der blev solgt i USA. I dag er snesevis af produkter og husdyrfoder på en eller anden måde genetisk modificeret.