DNA in planten
DNA is het erfelijke of genetische materiaal, aanwezig in alle cellen, dat informatie bevat over de structuur en functie van levende dingen.in het plantenrijk zit DNA of deoxyribonucleïnezuur in de membraangebonden celstructuren van de kern, mitochondriën en chloroplasten. DNA heeft verscheidene eigenschappen die onder chemische molecules uniek zijn.
Het is universeel voor alle levende organismen, met dezelfde structuur en functie in elk. Het is in staat om zichzelf te reproduceren in een proces dat bekend staat als zelfreplicatie. Deze eigenschap staat celdeling, en dus continuïteit, groei, en reparatie toe.
Het bevat in zijn structuur de genetische code, of een reeks instructies, voor cellulaire ontwikkeling en onderhoud. Ten slotte ondergaat het veranderingen in chemische structuur, van zowel milieu-als interne oorzaken, genoemd mutaties, die tot evolutie, diversiteit, en ziekte bijdragen.
chemische structuur
DNA is een eenvoudig molecuul, bestaande uit vier nucleotiden. Elk nucleotide heeft een vijf-koolstofsuiker (deoxyribose), een fosfaat, en een van de vier mogelijke stikstofhoudende basen: de dubbel-geringde purines van adenine (A) en guanine (G) en de enig-geringde pyrimidines van thymine (T) en cytosine (C). de meeste eigenschappen van DNA hebben betrekking op de unieke bindingen die zich tussen de nucleotiden vormen: de suikerfosfaatcomponenten sluiten zich lineair aan, terwijl de stikstofringen loodrecht binden.
chemische structuur
De stikstofringen binden verder op een zeer specifieke manier:A paren altijd met T, en Galways paren met C. Het DNAmolecule verschijnt dus als een ladder, de zijkanten zijn suikerfosfaat; de Sporten, de A-T en G-C paren.verder verlijmen en vouwen produceert een structuur in de vorm van een spiraalladder, bekend als een dubbele helix. Deze dubbele helix is compact verpakt in touwachtige structuren bekend als chromosomen, die zichtbaar zijn onder een lichte microscoop voor en tijdens celdeling. tijdens het dagelijks leven van de cel, verschijnt het DNA als een niet te onderscheiden donkere massa aanroep chromatine (een inclusieve term die verwijst naar DNA en de eiwitten die eraan binden, gelegen in de kernen van eukaryotische cellen).het Watson and Crick Model in het midden van de jaren 1800 stelde Gregor Mendel, een Oostenrijkse monnik, dat genetisch materiaal bestond. Hij ontdekte de wetten van erfelijkheid met behulp van de erwt en andere planten in zijn tuin om de erfenis van dergelijke eigenschappen als bloemkleur te bestuderen.
Bijna zeventig jaar voorbij voordat wetenschappers James Watson en Francis Crick in 1953, voorgesteld wordt de dubbele helix als de meest plausibele model voor elk van de unieke eigenschappen van het molecuul. Hun model werd bevestigd door röntgendiffractie technieken kort daarna.verscheidene onderzoekers, werkzaam aan de Columbia University en elders in de Verenigde Staten, hadden de weg voor Watson en Crick gewezen door de chemische samenstelling van dit genetische materiaal en de stikstofhoudende basisparen te ontdekken: de hoeveelheid adenine was altijd gelijk aan die van thymine en vergelijkbaar met guanine en cytosine. het Watson and Crick-model suggereerde ook dat de twee zijden, of strengen, van DNA in tegengestelde richtingen lopen: dat wil zeggen, de fosfaatsuiker van de ene zijde wijst naar boven, terwijl de andere streng naar beneden wijst.
Deze eigenschap staat bekend als antiparallel binding. Het model van Watson en Crick kon gemakkelijk verklaren hoe DNA zich tijdens celdeling herhaalt en hoe genetische informatie in zijn structuur wordt gecodeerd.
zelfreplicatie
zelfreplicatie, die de continuïteit van generaties en de groei en het herstel van individuele organismen mogelijk maakt, vindt plaats tijdens celdeling. DNA moet exacte kopieën van zichzelf kunnen produceren. De molecule is uniek ontworpen voor dit: een reeks van enzym-bemiddelde stappen staat de dubbele helix toe om, als een ritssluiting af te wikkelen of open te ritsen, die de twee bundels scheidt.vervolgens komen nucleotiden uit verteerd voedsel eerst in de cel en daarna in de kern. Zij binden aan een overeenkomstig nucleotide: A met T en G met C. Het proces gaat door tot twee nieuwe double-stranded molecules van DNA hebben gevormd, elk een exemplaar van andere en elk die in de nieuwe cellen gaan die uit celdeling resulteerden.
eiwitsynthese
De in DNA gecodeerde informatie maakt de volledige ontwikkeling en instandhouding van de cel en het organisme mogelijk. De taal van deze code ligt in een lineaire lezing van aangrenzende nucleotiden op elke bundel. Elke drie nucleotiden specificeren of passen een bepaald aminozuur, de individuele eenheden van eiwitten. een tweede molecuul, ribonucleïnezuur (RNA), kopieert de moleculaire structuur van DNA en brengt de informatie buiten de kern in het omringende cytoplasma van de cel,waar de aminozuren in bepaalde volgorde worden samengevoegd om een eiwit te produceren.na de productie modificaties van deze eiwitten, zoals de toevoeging van suikers, vetten of metalen, maken een breed scala aan functionele en structurele diversiteit mogelijk. Planten-DNA-codes voor een verscheidenheid aan stoffen die uniek zijn voor planten. Deze producten ondersteunen niet alleen de planten zelf, maar ook hele ecologische niches, evenals de mensheid.mitochondriaal en Chloroplastisch DNA een tweede, onafhankelijk functionerende set DNA bestaat in twee organellen buiten de celkern, de mitochondriën en de chloroplast. Het is in de mitochondriën, de krachtbronnen van cellen, waar koolhydraten, vetten en eiwitten worden afgebroken tot hun ruwe elementen met de afgifte van opgeslagen chemische bindingsenergie in de vorm van warmte (calorieën).het tweede gebied waarin DNA buiten de kern is gehuisvest, bevindt zich in het chloroplast, een structuur die uniek is voor plantencellen. In chloroplasten treedt fotosynthese op, het proces waarbij planten kooldioxide, water en zonne-energie kunnen transformeren om suikers en, later, vetten en eiwitten te produceren, met de afgifte van zuurstof. Dit kritieke proces dat door planten wordt ondernomen, houdt het meeste leven op aarde in stand.zowel mitochondriaal als chloroplastisch DNA repliceren los van nucleair DNA tijdens celdeling. Men stelt dat deze organellen eens, miljarden jaren geleden, onafhankelijk levende organismen kunnen zijn geweest die in andere cellen werden opgenomen om de eukaryotic cellen te vormen die omhoog nietbacteriële levensvormen zoals schimmels, protisten, installaties, en dieren maken.plantaardige eiwitten een grote reeks eiwitten die uniek zijn voor planten worden gecodeerd op planten-DNA. Een groep die veel aandacht heeft gekregen zijn de zogenaamde fytochemicaliën, stoffen met krachtige gezondheidsvoordelen. Goed bestudeerde klassen zijn er weinig, waaronder de flavonoïden, fytosterolen, carotenoïden, indoles, coumarinen, organosulfuren, terpenen, saponinen, lignanen en isothiocyanaten.
elke groep bevat specifieke eiwitten die zowel antioxidanten als anticarcinogenen zijn die dierlijke cellen beschermen tegen kankerveroorzakende stoffen. De carotenoïden, zoals beta-caroteen, gevonden in oranje en geel fruit en groenten, en lycopenen, gevonden in tomaten, lijken dieren te beschermen tegen hart-en vaatziekten en beroerte evenals kanker. de fytosterolen zijn, net als die in sojabonen, oestrogeenachtige verbindingen die vrouwelijke hormonen nabootsen. Deze lijken vrouwelijke organen te beschermen tegen kanker en lijken ook cholesterol te verlagen.grote segmenten van plantendna zijn gewijd aan het coderen van gespecialiseerde plantenhormonen. Hormonen zijn stoffen die door één groep cellen worden geproduceerd, naar een andere plaats circuleren en het DNA van de doelcellen beïnvloeden. In planten controleren deze hormonen celdeling, groei en differentiatie.er zijn vijf goed beschreven klassen van plantenhormonen: de auxinen, gibberellinen, cytokininen, ethyleen en abscisinezuur. Een van de functies van de auxinen is het toestaan van fototropisme, de eigenschap die planten doet buigen naar het licht. wanneer auxines in de wortels worden geproduceerd, gaan ze naar de stengels,waardoor cellen aan de donkere kant van plantenweefsel langer worden. Ethyleen is een gasvormige stof die vruchten rijpt en ervoor zorgt dat ze uit de plant vallen. Abscisinezuur draagt bij aan de veroudering en het vallen van bladeren.omdat planten gemakkelijk te manipuleren zijn, komt plantendna op de tweede plaats na bacterieel DNA als primaire proefpersoon voor bio-engineers. De directe wijziging van DNA door een bepaald segment van genen toe te voegen of te verwijderen die voor specifieke eigenschappen coderen is de nadruk van bioengineering en biotechnologie. omdat planten de belangrijkste voedselbron zijn voor mensen en vee, zijn genetisch gemodificeerde voedingsmiddelen ontwikkeld die bestand zijn tegen insecten, bacteriën, virussen en andere plagen en de behoefte aan externe pesticiden verminderen.genetisch gemodificeerde plantaardige gewassen zijn ontworpen om een verscheidenheid aan kenmerken te verbeteren, van er goed uit zien en proeven tot sneller groeien of langzamer rijpen tot het hebben van geen zaden. de introductie van genen uit andere koninkrijken, zoals het dierenrijk, in plantendna stelt wetenschappers in staat toekomstige gewassen te ontwikkelen die menselijke vaccins, menselijke hormonen en andere farmaceutische producten kunnen bevatten. een tomaat was het eerste federaal goedgekeurde bio-engineered voedsel dat in de Verenigde Staten werd verkocht. Vandaag de dag zijn tientallen producten en veevoer op de een of andere manier genetisch gemodificeerd.