DNA - kroppens byggestener

Transkript

1 DNA - kroppens byggestener Nina Baltzersen 22. september 2011 Enten man har slått seg, er forkjølet, støl etter trening eller rett og slett bare har en vanlig dag, så arbeider kroppen for fullt med å reparere og optimalisere alle kroppens systemer og funksjoner. De færreste kjenner til hvilket utrolig sinnrikt apparat som arbeider døgnet rundt, nettopp med denne oppgaven. Kari C. Toverud beskriver dette i detalj, hvorav denne artikkelen vil gjengi hovedtrekkene og også trekke inn andre forfattere og referanser som belyser emnet. Siden dette er et svært omfattende og medisinsk komplisert emne, vil artikkelen ikke regnes som representativ for emnet. Alle genene vi har finnes inne i DNA. Det endelige besviset kom i 1952, på at det er DNA og ikke protein som utgjør det genetiske materialet. Det viste seg også at bestemte arveegenskaper var knyttet til bestemte deler av dette molekylet. Året etter ble DNA-molekylets oppbygning kartlagt av den amerikanske biokjemikeren James Dewey Watson og den britiske biofysikeren Francis Harry Compton Crick. Dette skulle vises å være starten på en lang rekke gjennombrudd innen arvelighetslæren og en begynnelse til den moderne genetikken og genteknologien.[1] Oppbygning DNA står for Deoksyribonukleinsyre, det er et kjemisk stoff som finnes i alle celler og i mange virus. Molekylet er oppbygget som lange kjeder som kalles nukleotider. Hvert nukleotid består av tre komponenter: et sukkermolekyl (i DNA deoksyribose, i RNA ribose), som er knytta til en nitrogenbase og, til en fosfatgruppe. Hvert enkelt av nukleotidene er bundet sammen til kjeder på en slik måte at fosfatgruppen i det ene nukleotidet er knytta til deoksyribosemolekylet i det neste nukleotidet. Fosfat og deoksyribose (sukkermolekyl) finnes i alle nukleontidene, men nitrogenbasen varier. Det er 4 ulike nitrogenbaser; adenin, guanin, cytosin og tymin. I RNA er basen Tymin erstattet med Urasil. Disse forkortes gjerne til bokstaver, A, G, C og T, (U). Rekkefølgen av disse nitrogenbasene langs DNA-kjeden bestemmer den gensteiske informasjonen. Det er dette som kalles den genetiske koden. Det er tre og tre nitrogenbaser som følger etter hverandre i nukleotidene, og bestemmer identiteten til en enkelt aminosyre. En slik trio av nitrogensbaser blir kalt for en triplett. Kjernens DNA-molekyler kan sees som kodebånd, hvor rekkefølgen av triplettene fastlegger rekkefølgen av aminosyrene i hvert eneste protein i kroppen.[2]

2 DNA-molekylene kan inneholde mange gener, og i en mennseske celle finnes det tilsammen rundt gener. Genene kan ha ulike størrelser. Det kan være alt fra mindre enn ti til mere enn tusen tripletter. DNA-molekylene kan også være enormt store, så ser man på den samlede lengden av alle DNAmolekylene i en enkelt menneskecelle blir det ca. 1,5 meter. Ser man på den samlede lengden av DNA i alle kroppens celler, blir avstanden 400 ganger avstanden fra jorden til solen! [3] Den genetiske koden Et DNA-molekyl består av to nukleotidkjeder. Disse kjedene kveiler seg ved siden av hverandre i en høyredreidende dobbeltsprial, som kaldes dobbelhelix. Som nevnt over inneholder hvert nukleotid en nitrogenbase. Nukleotidkjedene i den bobbelte heliksen holdes sammen av hydrogenbindinger mellom basene som ligger ovenfor hverandre.det er slik at det er bestemte baser som pares med hverandre, slik at basen Adenin alltid pares med Tymin, og basen Guanin pares alltid med Cytosin. "Det er derfor samsvar mellom rekkefølgen av nitrogenbasene i de to nukleotidkjedene i DNA-heliksen, på en slik måte at kjedene er komlementære til hverandre." "Det genetiske språket benytter de samme prinsippene som et skriftspråk. Ett sett symboler (bokstavene) settes sammen til ord, ordene brukes til å forme setninger, og setningene gir informasjonen." Som nevnt tidligere i artikkelen er det kun fire bokstaver, nitrogenbaser i DNA: A, G, T og C. Ordene som blir laget er like store, de består kun av tre bokstaver (baser). Disse kalles som nevnt tripletter, en enkelt enkelt triplett definerer en bestemt aminosyre. Ordene som er satt sammen av bokstavene, som deretter settes sammen til setninger, og slik blir nukleotidkjedene i DNA-molekylene setningene i det genetiske språket. Triplettene i et gen bestemmer rekkefølgen av aminosyrene i det proteinet som genet koder for. I kroppen brukes det 20 ulike aminosyrer for å lage proteiner, og det er kun halvparten av disse som blir produsert i kroppen. Resten må tilføres gjennom kosten, og kalles essensielle aminosyrer. Med fire forksjellige nitrogenbaser, gir det 64 ulike muligheter å kobinere de i tripletter. Det er derfor mere enn nok kodeord til å definere de 20 aminosyrene som brukes til proteinsyntese. Det har vist seg at 61 tripletter brukes til dette. Det betyr at flere tripletter koder for den samme aminosyren. Akkurat som i vårt daglige språk, så er det flere ord som kan ha samme betydning. Tripletter som ikke er brukes til å definere aminosyrer kan i stedet brukes som stoppsignal, og markere enden av det genetiske budskapet.

3 "Den genetiske koden er et universielt språk som brukes av alle levende celler. Den genetiske kodens universielle utbredelse støtter teorien om at alt liv på jorden har utviklet seg fra et felles fosterstadium." [4] Proteinsyntese I cellekjernen finnes det meste av cellens DNA. I spesielle organeller i cytoplasmaet bygger cellen opp sine proteiner. Proteinsyntesen forgår i ribosomnene. For å få til det, må derfor DNA-instruksene overføres fra kjernen og ut til ribosomene. Det er her RNA(ribonukleinsyre) kommer inn. [5] Disse er på samme måte bygget opp som et DNA-molekyl, men skiller seg ut på tre måter: 1) de består bare av enkelttråder, mens DNA består av to tråder som er kveilet opp om hverander, 2) deoksyribose som er i DNA, er erstattet med ribose, og 3) nitrogenbasen tymin(t) er erstattet med basen uracil (U), og parer på samme måte med Adenin.[6] Porene i kjernemembrnen er ikke store nok til at DNA-molekylene kan passere gjennom. Dette må derfor skje ved en overføring fra av informasjonen fra DNA-molekylet, til proteinsynteseapparatet i cytoplasma. Først overføres informasjonen fra DNA til de mindre RNA-molekylene, som deretter frakter budskapet til cytoplasma. Denne informasjonsoverføringen fra DNA til RNA kalles transkripsjon. [mennske] Transkripsjon gjennomføres ved hjelp av baseparing. Hydrogenbindingene brytes først mellom basene i den delen av DNA-spiralen som koder for proteinet, slik at dobblet-spiralen åpnes. "Deretter vil enzymer sette sammen et RNA-molekyl ved å bruke rekkefølgen i den ene av trådene i DNA-molekylet som «oppskrift». RNA får uracil der DNA har adenin, cytosin der DNA har guanin osv. F.eks. blir et DNA-kodon som TTA transkribert som AAU i RNA-kopien." Det finnes ulike former for RNA. Vi har RNA som overfører et budskap fra kjernen til et ribosom, denne kalles derfor for budbringer RNA eller m-rna (av engelsk <<messenger RNA>>) Dette er vanligvis store molekyler, da de skal romme tre nukleotider for hver aminosyre som inngår i proteinet. trnamolekyler er små RNA molekyler og medvirker ved oppbygningen av proteinet i ribosmet, («t» står for engelsk transfer, 'overføring'). trna har sin plass i cytoplasmaet, og transporterer aminosyrer til ribosomet. "Et gitt trnamolekyl kan bare bindes sammen med én type aminosyre. trna-molekylet er forsynt med et antikodon, en sekvens av tre nukleotider som igjen passer sammen med (er komplementær til) et kodon i mrna-molekylet. På denne måten er det trna molekylene som «leser» oppskriften i mrna, og knytter sammen nukleotidsekvens i mrna med aminosyrerekkefølgen i proteinet. Det finnes ikke like mange forskjellige trna-molekyler som det finnes kodoner, da noen trna molekyler tolererer avvik i posisjon tre i kodonet". Proteinsyntesen foregår mens ribosomet beveger seg langs mrna-molekylet.

4 En etter en blir aminosyrene koblet sammen i riktig rekkefølge, helt etter oppskriften til «kodeordene» i RNA-molekylet.[7] Celledeling Celledeling vil si at en celle deler seg i to nye celler. Celledeling foregår konstant i organismen. Ofte deler de fleste celletypene seg og lager nye celler til en erstaning for de cellene som blir slutt ut og dør. [8] Vekst og formering er en viktig livsprosess som innebærer at organismens celler deler seg. Ved mange studier av celledelinger hos planter og dyr har man kommet fram til at celledeling kan foregår på to måter. Det skilles mellom vekstdeling (mitose) og reduksjonsdeling (meiose). [9] I en vekstdeling (mitose), vil en celle dele seg i to, den cella kalles morcella. Den cella deler seg i to og de kaller vi for datterceller. Det viktigeste i en slik celledeling er at dattercellene blir identiske med morscella, slik at de får nøyaktig det samme arvestoffet som morcella hadde. Det er kromosomene som sikrer at dette skjer. Før celledelinga kan ta til, må hvert av de 46 kromosomnene i cella ha laget en nøyaktig kopi av seg selv. De to vil ikke bli adskilt, men henger sammeni et punkt på midten. Derfor heter det at kromosomene er doble. Helt i starten av en celledeling er det vansklig å få øye på kromosomene som ligger spredt inne i cellekjernen. Etterhvert vil kjernemembranen forsvinne, og samtidig vil da kromosomene bli tydeligere da de blir kortere og tykkere. Deretter vil de doble kromosomene bevege seg mot midten av cella. På det tidspunktet alle kromosomene er samlet midt i cella, splittes hvert doble kromosom i to som vandrer til hver sin ende av cella. Dette vil foregå samtidig for alle kromosomene i cella. Så vil kromosomene bli tynnere igjen, og de blir liggende i de to nye cellekjernene som dannes. Selve celledelingen avsluttes ved at cella snører seg sammen på midten og blir til to celler.[10] En reduksjonsdeling, eller meiose, er en celledeling som gir et halvert kromosomtall i dattercellene, altså 23 kromosom. Selve reduksjonsdelinga forgår når det blir dannet eggceller i eggstokkene og sædceller i testiklene. Når eggcellen og sædcellen smelter sammen til én celle (zygoten), får de tilsammen 46 kromosomer. Reduksjonsdelinga skjer i to etapper. Den første etappen foregår omtrent på samme måte som ved en vanlig celledeling. Den gir to datterceller med 46 kromosomer hver. Forskjellen fra den vanlige celledelinga er at ved reduksjonsdelinga vil dobbeltkromosomene ikke legge seg under hverandre i et plan, men heller ved siden av hverdandre i et plan. Før celledelinga vil de da bli dratt hver til sin side. Når da cella deler seg, vil kopi- og originalkromosomet havne i samme dattercelle. På denne måten vil da to og to kromosom i dattercellene bli helt identiske. Hvem av dobbelt-kromosomene i et kromosompar som går til den ene eller andre siden

5 før celle delinga, er helt tilfeldig. I den andre etappen vil det skje en ny deling i dattercellene som har 23 dobbeltkromosom. I denne delingen, deles dobbeltkromosomene slik at halvdelen (enkeltkromsomene) blir fordelt hver til sin side i cella. Deretter blir cellene delt av til to celler, der begge har 23 kromosomer. Det er disse cellene vi kaller kjønnsceller. [11] Denne artikkelen er skrevet i forbindelse med en oppgave i Studiofag på Digital Medieproduksjon, 22. september LITTERATURLISTE: [1]Nylenna, Magne et al. (1998): Store medisinske leksikon (s. 279). Oslo: [2] Kari C. Toverud et al. (2001:) Menneskekroppen fysiologi og anatomi (s ). Oslo: Gyldendal Akademisk. [3] Kari C. Toverud et al. (2001:) Menneskekroppen fysiologi og anatomi (s. 26). Oslo: Gyldendal Akademisk. [4] Kari C. Toverud et al. (2001:) Menneskekroppen fysiologi og anatomi (s ). Oslo: Gyldendal Akademisk. [5] Nylenna, Magne et al. (1998): Store medisinske leksikon (s. 280). Oslo: [6] Brodal, Per et al. (1990): Menneskets anatomi og fysiologi (28) Oslo: Cappelen [7] Nylenna, Magne et al. (1998): Store medisinske leksikon (s. 279). Oslo: [8] Skoglund, Even Jarl et al. (1996): Humanbiologi : grunnkurs helse- og sosialfag (s. 22). Oslo: NKS-forlaget. [9] Bjerketvedt, Dag et al. (1994): Grunnleggende biologi og miljølære (s. 371). No: Landbruksforlaget. [10]Carlson, Astrid et al. (1995): Humanbiologi (s.198). Oslo: Aschehoug [11] Skoglund, Even Jarl (1996): Humanbiologi (Nynorsk). (s.24-25). Oslo: NKS-forlaget