ADN-ul din plante
ADN-ul este materialul ereditar sau genetic, prezent în toate celulele, care poartă informații pentru structura și funcția ființelor vii.
în regnul vegetal, ADN-ul sau acidul dezoxiribonucleic este conținut în structurile celulare legate de membrană ale nucleului, mitocondriilor și cloroplastelor. ADN-ul are mai multe proprietăți care sunt unice printre moleculele chimice. este universal pentru toate organismele vii, având aceeași structură și funcție în fiecare. Este capabil să se reproducă într-un proces cunoscut sub numele de auto-replicare. Această proprietate permite diviziunea celulară și, astfel, continuitatea, creșterea și repararea.
poartă în structura sa codul genetic sau setul de instrucțiuni pentru dezvoltarea și întreținerea celulară. În cele din urmă, suferă modificări ale structurii chimice, atât din cauze de mediu, cât și interne, numite mutații, care contribuie la evoluție, diversitate și boală.structura chimică ADN-ul este o moleculă simplă, constând din patru nucleotide. Fiecare nucleotidă are un zahăr cu cinci atomi de carbon (dezoxiriboză), un fosfat și una dintre cele patru posibile baze azotate: purinele cu inel dublu ale adeninei (a) și guaninei (G) și pirimidinele cu un singur inel ale timinei (T) și citozinei (C). majoritatea proprietăților ADN-ului se referă la legăturile unice care se formează între nucleotide: componentele zaharfosfatului se aliniază liniar, în timp ce inelele de azot se leagă perpendicular.
structura chimică
inelele de azot se leagă în continuare într-un mod foarte specific:A se împerechează întotdeauna cu T, iar Galways se împerechează cu C. Dnamolecula apare astfel ca o scară, laturile fiind zahăr-fosfat; treptele, perechile A-T și G-C.
lipirea și plierea ulterioară produce o structură în formă de scară spirală, cunoscută sub numele de helix dublu. Această spirală dublă este ambalată compact în structuri asemănătoare cablurilor cunoscute sub numele de cromozomi, care sunt vizibile la microscopul luminos înainte și în timpul diviziunii celulare.
în timpul vieții de zi cu zi a celulei, ADN-ul apare ca o cromatină de masă întunecată indistinguizabilă (un termen incluziv care se referă la ADN și proteinele care se leagă de acesta, situate în nucleele celulelor eucariote).Modelul Watson și Crick de la mijlocul anilor 1800, Gregor Mendel, un călugăr austriac, a postulat că există material genetic. El a descoperit legile eredității folosind mazărea și alte plante din grădina sa pentru a studia moștenirea unor trăsături precum culoarea florilor.
au trecut aproape șaptezeci de ani înainte ca oamenii de știință James Watson și Francis Crick, în 1953, să propună dubla helix ca model cel mai plauzibil pentru fiecare dintre proprietățile unice ale moleculei. Modelul lor a fost verificat prin tehnici de difracție cu raze X la scurt timp după aceea.mai mulți cercetători, care lucrau la Universitatea Columbia și în alte părți din Statele Unite, au condus drumul înainte de Watson și Crick, descoperind compoziția chimică a acestui material genetic și asocierea bazei azotate: cantitatea de adenină a fost întotdeauna egală cu cea a timinei și asemănătoare cu guanina și citozina. Modelul Watson și Crick au sugerat, de asemenea, că cele două părți sau fire ale ADN-ului rulează în direcții opuse: adică zahărul fosfat al unei părți indică în sus, în timp ce celălalt fir indică în jos.
această proprietate este cunoscută sub numele de lipire antiparalel. Modelul Watson și Crick ar putea explica cu ușurință modul în care ADN-ul se reproduce în timpul diviziunii celulare și modul în care informațiile genetice sunt codificate în structura sa.auto-replicarea, care permite continuitatea generațiilor și creșterea și repararea organismelor individuale, are loc în timpul diviziunii celulare. ADN – ul trebuie să fie capabil să producă copii exacte ale sale. Molecula este concepută în mod unic pentru aceasta: o serie de pași mediați de enzime permit spiralei duble să se desfacă sau să se dezarhiveze, ca un fermoar, separând cele două fire.
apoi, nucleotidele din alimentele digerate intră mai întâi în celulă și apoi în nucleu. Se leagă de o nucleotidă corespunzătoare: a cu T și G Cu C. procesul continuă până când s-au format două noi molecule de ADN dublu catenare, fiecare o copie a celeilalte și fiecare intrând în noile celule care au rezultat din diviziunea celulară.sinteza proteinelor informația codificată în ADN permite dezvoltarea și întreținerea celulei și a organismului. Limba acestui cod constă într-o citire liniară a nucleotidelor adiacente pe fiecare fir. La fiecare trei nucleotide specifică sau se potrivesc unui anumit aminoacid, unitățile individuale de proteine. o a doua moleculă, acidul ribonucleic (ARN), copiază structura moleculară a ADN-ului și aduce informația în afara nucleului în citoplasma înconjurătoare a celulei,unde aminoacizii sunt asamblați, în ordinea specificată, pentru a produce o proteină.modificările post-producție ale acestor proteine, cum ar fi adăugarea de zaharuri, grăsimi sau metale, permit o gamă largă de diversități funcționale și structurale. Codurile ADN ale plantelor pentru o varietate de substanțe care sunt unice pentru plante. Aceste produse susțin nu numai plantele în sine, ci și nișe ecologice întregi, precum și omenirea.ADN mitocondrial și Cloroplastic un al doilea set de ADN care funcționează independent există în două organite din afara nucleului celulei, mitocondriile și cloroplastul. Este în mitocondrii, sursele de energie ale celulelor, unde carbohidrații, grăsimile și proteinele sunt defalcate în elementele lor brute cu eliberarea energiei de legătură chimică stocată sub formă de căldură (calorii).a doua regiune în care ADN-ul este adăpostit în afara nucleului este în cloroplast, o structură unică pentru celulele vegetale. În cloroplaste, apare fotosinteza, procesul prin care plantele sunt capabile să transforme dioxidul de carbon, apa și energia solară pentru a produce zaharuri și, mai târziu, grăsimi și proteine, cu eliberarea de oxigen. Acest proces critic întreprins de plante susține cea mai mare parte a vieții de pe pământ.atât ADN-ul mitocondrial, cât și cel cloroplastic se reproduc separat de ADN-ul nuclear în timpul diviziunii celulare. Se postulează că aceste organite odată, cu miliarde de ani în urmă, ar fi putut fi organisme vii independente care au fost încorporate în alte celule pentru a forma celulele eucariote care alcătuiesc forme de viață nonbacteriene, cum ar fi ciupercile, protiștii, plantele și animalele.o gamă largă de proteine care sunt unice pentru plante sunt codificate pe ADN-ul plantelor. Un grup care a primit multă atenție sunt așa-numitele fitochimicale, substanțe cu beneficii puternice pentru sănătate. Clasele bine studiate sunt puține, inclusiv flavonoide, fitosteroli, carotenoizi, indoli, cumarine, organosulfuri, terpene, saponine, lignani și izotiocianați.
fiecare grup conține proteine specifice care sunt atât antioxidanți, cât și anticarcinogeni care protejează celulele animale de agenții cauzatori de cancer. Carotenoizii, cum ar fi beta-carotenul, găsit în fructele și legumele portocalii și galbene, și licopenele, găsite în roșii, par să protejeze animalele împotriva bolilor de inimă și a accidentului vascular cerebral, precum și a cancerului.
fitosteroli ,cum ar fi cele găsite în soia, sunt estrogen ca compuși care imita hormoni feminini. Acestea par să protejeze organele feminine de cancer și, de asemenea, par să scadă colesterolul.segmente mari de ADN de plante sunt dedicate codificării hormonilor de plante specializați. Hormonii sunt substanțe care sunt produse de un grup de celule, circulă într-un alt loc și afectează ADN-ul celulelor țintă. La plante, acești hormoni controlează diviziunea celulară, creșterea și diferențierea.
există cinci clase bine descrise de hormoni de plante: auxinele, giberelinele, citokininele, etilena și acidul abscisic. Printre funcțiile auxinelor se numără permiterea fototropismului, proprietatea care face ca plantele să se aplece spre lumină.
produse în rădăcini, auxinele se deplasează spre tulpini,făcând celulele să se alungească pe partea întunecată a țesutului vegetal. Etilena este o substanță gazoasă care coace fructele și le face să cadă din plantă. Acidul Abscisic contribuie la îmbătrânirea și căderea frunzelor.deoarece plantele sunt ușor de manipulat, ADN-ul plantelor este al doilea după ADN-ul bacterian ca subiect experimental primar pentru bioingineri. Modificarea directă a ADN-ului prin adăugarea sau eliminarea unui anumit segment de gene care codifică trăsături specifice este punctul central al bioingineriei și biotehnologiei. deoarece plantele furnizează principala sursă de hrană pentru populațiile umane și animale, au fost dezvoltate alimente modificate genetic care rezistă insectelor, bacteriilor, virușilor și altor dăunători și scad nevoia de pesticide externe.culturile de plante modificate genetic sunt concepute pentru a spori o varietate de caracteristici, de la aspectul și gustul bun la creșterea mai rapidă sau coacerea mai lentă până la lipsa semințelor. introducerea genelor din alte regate, cum ar fi regnul animal, în ADN-ul plantelor permite oamenilor de știință să dezvolte culturi viitoare care pot conține vaccinuri umane, hormoni umani și alte produse farmaceutice. o rosie a fost primul aliment bioinginerat aprobat federal care a fost vandut in Statele Unite. Astăzi, zeci de produse și furaje pentru animale sunt într-un fel modificate genetic.