William Winbladh

Vittra Gerdsken

8-9a

Ver. 12013

Uppsats om Genetik och Prokaryoter

Innehållsförteckning

Inledning………………………………………………………………………………….. 1

Frågeställning…………………………………………………………………………....1

Syfte…………………………………………………………………………………………..1

Frågor…………………………………………………………………………………………1

Prokaryoter…………………………………………………………………………..2 – 3

Gener…………………………………………………...………………………………4 – 8

RNA........................................................................................9 – 10

Avslutning...................................................................................11

Innehållsförtäckning....................................................................12

Inledning

Mitt namn är William och jag har att skrivit om RNA, Gener och Prokaryoter i denna uppsats om biologi. Jag är själv väldigt insatt och intresserad av detta. I denna uppsats kommer du få läsa om de första organismerna på jorden Prokaryoter som är encelliga organismer, och även RNA och Gener som alla tre har ett sammanhang med varandra. Med detta arbete vill jag att du ska förstå vad dessa ord betyder och hur viktiga dem är idag.

Syftet med denna uppsats är att få dig att förstå grunden med genetik och få dig som läsare att förstå detta på en relativ hög nivå.

Frågor som jag vill ställa är:

– Hur fungerar RNA?

– Vad har RNA för uppgift?

– Vad används genetik och DNA till idag?

– Vem var Gregor Mendel?

Prokaryoter

Prokaryoter är en taxonomisk1 grupp för encelliga organismer som saknar kärnmembran2, exempelvis bakterier. Prokaryoter var från början en av det tre domänerna som organismer delades in i. Dessa är det äldsta levande varelser på jorden. Man kan konstatera utifrån fossiler att både arkéer3 och bakterier utvecklades för fyra miljarder år sedan. Prokaryota celler är små och enkla celler som är mellan en till tio mikrometer stora. Motsatsen till prokaryoter är Eukaryoter4. Dessa celler skiljer sig från eukaryota celler på flera sätt. Prokaryoten saknar cellkärna(och således kärnmembran) och har sitt DNA i form av en packad kromosom5 fri inne i cellens cytosol6 (denna region kallas nukleoid7). Vidare saknar prokaryoter egentliga intracellulära8 organeller9, så som endoplasmatiska nätverket, golgiapparaten, mitokondrier lysomer och vakuol, vilka återfinns hos eukaryoter. Cellerna har ofta en kapsel som består av ett kolhydratskikt som omger cellen och skyddar den mot omgivningen. Flagell och pili är två andra vanliga komponenter; dessa är former av utskott från prokaryoten bestående av protein10. En flagell är en form av molekylär motor som under inverkan av ett komplicerat inre system av protiner kan rotera, och därmed förflytta prokaryoten i en vattenlösning. Enpilus är en receptor, med vars hjälp av bakterien kan binda till en yta. Liksom eukaryoter har prokaryoter även 11ribosomer. De flesta prokaryoter har en cellvägg12 (dock finns undantag, till mykoplasma13). Cellväggens kemiska struktur är

1 Taxonomi (från grekiska: taxis, ordning och nomi, regel) är vetenskapen om indelning. Eller klassificering som det också heter. Carl von Linné skapade taxonomi systemet.2 Kärnmembran avgränsar cellkärnan från cytoplasman(cellmassa). Det består av två dubbla membran där endast större molekyler kan passera genom särskilda porer i membranet.3 Arkéer eller ärkebakterier, är en av det tre stora domänerna för kategoriseringen av alla levande organismer inom den moderna systematiken.4 Eukaryoter är organismer som har en eller flera komplexa celler. Eukaryoter är en domän, hit hör rikena: djur, växter, svampar och amöbor.5 Kromosomer är mikroskopiskt synliga färgbara strukturer i en cell som framträder vid celldelning(mitos)6 Cytosol är den vätska som omger organellerna i en cell. Cytosol är en vattenlösning som innehåller många olika organiska föreningar och organiska joner.7 Nukleoid är hos prokaryota celler den region i cytoplasman där cellens arvslang(DNA) förvaras.8 Sådant som finns inne i en cell är intracellulärt; motsatsen är extracellulärt.9 Organeller är cellens motsvarighet till organ. Organellerna ligger innanför cellmembranet i cytosolen. Cellens cytosol inklusive dess organeller brukar benämnas cellplasman. 10 Proteiner är organiska ämnen med hög molekylvikt. Tillsammans med Polysackarider, fetter och nukleinsyror utgör proteinerna huvudbeståndsdelen i allt levande. Ett äldre namn för proteiner var äggviteämnen11 Ribosomer är de enzymer i cellerna där peptider(långa kedjor av aminosyror) bildas. Denna process kallas också translation och utgör det centrala steget i proteinsyntesen.12 En cellvägg är en stödjande vägg i en cell, bestående av cellulosa.13 Mykoplasma är ett släkte bakterier som saknar cellvägg. De kan vara trådlika eller ha en annan form.

uppbyggd som en polymer14 bestående av peptider15 som alterneras med mindre kolhydratgrupper.

Cellväggen utgör en barriär mot framförallt osmos16 som annars riskerar att spränga cellen, eftersom den intracellulära miljön har en högre koncentration av partiklar i förhållande till den yttre miljön. Cellvägar förekommer dock hos vissa eukaryota växtceller och svampar, men sammansättningen är olika. Den prokaryota cellen är cirkulär och inte linjär som ofta är fallet i eukaryoter. Prokaryoter har ofta enbart en enkel kromosom och inte kromosompar. Det är även vanligt att prokaryoter är bärare av mindre cirkulära DNA-molekyler kallade plasmider17. Plasmider innehåller ofta enbart någon enstaka gen och kan överföras bakterier i mellan. (See bilden nedan för struktur)

Bild wikipedia: Prokaryoter

14 Polymer är kemiska föreningar som består av mycket långa kedjor uppbyggda av mindre repeterande enheter.15 Långa kedjor av aminosyror. Aminosyror är proteiners byggstenar, flera aminosyror skapar ett protein.16 Osmos är ett fysikaliskt och kemiskt fenomen som uppstår i ett semipermeabelt membran (En hinna som bara vatten kan ta sig igenom, men inte för större molekyler som är lösta i vätskan) med vätskelösning på båda sidor.17 Plasmider är ringformade DNA-molekyler som består av ungefär 5000 baspar (Det är par av nukleotiderna adenin, cytosin, guanin och tymin som betecknas (A), (C), (G) och (T)) som ofta förekommer i bakterier (Prokaryoter)

Gener

Genen är en enhet för information om ärftliga egenskaper som ärvs från förälder till

avkomman. En biologisk gen är en sekvens av DNA, som i allmänhet kodar för ett visst

protein; genen är et slags ”recept” på ett visst protein. Människan har ungefär 20-25 000

olika gener i varje cell. En gen består av en viss sekvens nukleotider som genom den

genetiska koden beskriver en sekvens aminosyror18, vilka i sin tur skapar ett protein.

Informationen i DNA-molekylen översätts, transkiberas till olika former av RNA(se RNA) som

styr tillverkningen, syntesen av proteinet i cellens ribosomer. Vid vissa tillfällen räknas även

vissa DNA-sträckor som har regulatoriska funktioner, dvs bestämmer när det ska tillverkas

protein och hur mycket till genen. Vissa virus har RNA-segment istället för DNA. Dessa RNA-

gener utgör antigen direkt ett underlag för proteinsyntesen19 i värdcellensom viruset

infekterat, eller så som hos retrovirus20, måste informationen i virusets RNA först översättas

till DNA innan det kan användas för proteintilverkning. I vissa fall är inte genens produkt ett

protein, utan det stannar på RNA-stadiet Detta händer främst i RNA-molekyler som ingår i

enzymer21 som kallar ribozymer22, och i vissa av cellens organeller såsom ribosomerna.

Generna styr cellens funktion genom de olika proteiner som de kodar för. I en flercellig

organism kontrollerar generna också utvecklingen från den första befruktade äggcellen till

den färdiga organismen. Olika gener samverkar i ett komplicerat reglersystem, där vissa

proteiner reglerar vilka andra gener som för tillfället ska vara aktiva. Trots att alla

18 En aminosyra är en kemisk förening som innehåller både en amingrupp och en karboxylgrupp. Inom biokeming betyder ordet oftast på de 20 aminosyror som proteiner vanligtvis består av (det finns undantag för vissa organismer).19 Den här syntesen är den process i cellen som tillverkar proteiner. Ibland används ordet specifikt om det steg translationen där RNA översätts till sekvenser av aminosyror i cellernas ribosomer, men oftast menar man en flerstegsprocess som börjar med transkription och slutar med translationen.20 Retrovirus, en klass av virus som har ett hölje och vars genom(arvsmassa) genomgår en omvänd transkription som innebär att virusets RNA omvandlas till DNA.21 Enzymer är proteiner som katalyserar, alltså ökar eller minskar hastigheten på kemiska reaktioner.22 Ett ribozym är en RNA-molekyl som kan katalysera en kemisk reaktion.

kroppsceller23 innehåller samma gener, är olika gener aktiva i olika celler beroende på vilken

roll cellen har,

i vilket utvecklingstadium cellen befinner sig och vilka stimuli24 den utsätts för. Styrning av

genuttryck sker främst genom att olika former av proteiner binder till bestämda ställen på

den regulartoriska sträcka DNA som hör till genen, och ger upphov till, ger större mängder av

eller hindrartranskriberingen till RNA. När ingen transkibering sker på en sträcka av

kromosomen ligger den inaktiv, ihoppackad tillsammans med speciella proteiner, histoner25,

til kromatin i cellkärnans kromosomer. I allmänhet ligger största delen genomet26 inaktivt och

hoppackat på detta vis, medan en mindre del av generna används.

Gregor MendelMendel var en ärftlighetsforskare som levde på 1800-talet. Han upptäckde genetiken genom

ett experiment som jag ska förklara om. Mendel gjorde experiment med ärtor för att se

varför artens drag ärvs vidare från generation till generation. Mendel hitade ett mönster och

kunde sedan förklara hur dominanta gener styr över de recessiva. Han korsade två långa

plantor med varandra genom att låta pollenkorn appliseras på en annan plantas blomma, han

täckte sedan blomman med en påse för att ingen annan polenering skulle ske. Båda

plantorna hade dominanta anlag i båda generna. Samtliga avkommor blev också långa med

homozygot27 dominanta anlag. Detta ser ut så här med ett korsningschema:

23 Kroppsceller är alla kroppens celler förutom könscellerna.24 Ett stimulus är något som når en organism eller annan informationsbehandlande enhet via sinnen.25 Histon är globulära proteiner kring vilka kromosomernas långa DNA-spiraler är uppsnurrade.26 Genom ett annat namn för arvmassa. Det är beteckningen på en organisms ärftliga information kodad i DNA, det vill säga den fullständiga DNA-sekvensen i en uppsättning av organismen olika kromosomer.27 Homozygoter är ett begrepp inom genetiken och betecknar individer som har två likadana varianter, alleler av en gen. Motsatsen är heterozygoter.

Bild: Noiskolan.weebly.com

Sedan korsade han två korta plantor på samma sätt. Båda var homozygot recessiva i sina

gener(aa) vilket resulterade i att samtliga avvkommor blev korta. Detta ser ut så här med ett

korsningschema:

I det tredje experimentet så lät han en lång och en kort planta korsas. Båda plantorna var

homozygot som det två andra var, och dominanta och recessiva. Båda avkommor blev

heterozygota, men eftersom samtliga hade den dominanta genen blev alla långa. Och detta

korsninsgschema ser ut så här:

I sista experimentet så korsade han hetrozygota avkommorna med varandra. I detta blev

fallet 75% långväxta och 25% kortväxta. Mendel gjorde korsningsscheman dessa som vi har

här på bilderna. Hans studier visade ett nedärvning och ett bevis på dominatnta och

recessiva anlag.

Tack anders eriksson för bilderna.

Denna bild är den viktigaste att förstå. Ett stort A(dominant) vinner alltid över ett litet a dvs

ett recessivt anlag. Eftersom ett stort A stod för att plantan så vinner den plantan med 75%

procent eller 3 av 4 fall, dvs att det är bara 25% att plantan blir korta eller 1 av 4 fall.

Vad används detta till idag?

HUGO-projektet var ett stort internationellt projekt vars mål var att kartlägga hela den

mänskliga arvsmassan(DNAt). Projekted startade 1989 och blev färdigt 2003, och själva

systemet går under nanmnet HUGO(Human Genome Organisation)

Idag används DNA till att hitta och identifiera kriminella detta görs genom att hitta något med

DNA i, ex saliv eller blod. Dessa varianter är till 100% säkra.

I framtiden så kommer man att kunna ändra i generna(anlagen) och kunna välja blå ögon till

exempel. Dett är förstås på långsikt(50år~).

RNA

Ribonukleinsyra, som förkortas RNA (från engelskan ribonucleicacid), är en makromolekyl28

Som finns i alla levande organismer. Hos levande celler finns det genetiska materialet i form

av den besläktade, mer stabila molekylen DNA, medan RNA återfinns i mer kortlivade

molekyler. En liten del virus, exempel HIV, har sitt genom uppbyggt av RNA.

Molekylen är uppbyggd som en kedja av sammankopplade nukleotider. Varje nukleotid

består av en sockermolekyl, ribos29 en fosfatgrupp30 och en kvävebas31 som kan vara av fyra

olika slag. I RNA betäcknas kvävebaserna så här: A för Adenin, U för Uracil, G för Guanin och

C för Cytosin, altså första bokstaven. RNA-molekylen är ibland eller oftast enkelsträngad, till

skillnad från DNA-dubbelspiralen som består av två kedjor. Altså RNA är en halv DNA kan

man säga. Det finns olika typer av RNA som gör olika saker, alla har olika funktioner.

pre-mRNA

Även kallad hnRNA(hetrogeneous nuclear RNA) är grundsträngen till mRNA när den har

kodats från DNA-strängen denna genom går sedan en splitsning32 innan den åker ut ur

cellkärnan, dvs ickle-kodande intron-sekvenser33

28 En makromolekyl är en stor molekyl och vikt gränsen kan läggas vid 1000 dalton(atommassenhet 1,6605402*10 -10^-27) 29 Ribos är en enkel sockerart. Man kan hitta ribos i rRNA(ribosom-RNA).30 Fosfater är salter och estrar av fosforsyra. Fosfater förekommer rikligt i olika mineraler.31 Kvävebaserna är DNAts och RNAts kemiska byggstenar om man säger så. Om man liknar DNA vid en spiraltrappa så är kvävebaserna trappstegen. Alla kvävebaserna är: Adenin(A), Cytosin(C), Guanin(G) och Tymin(T). RNA saknar Tymin men har istället Uracil(U) (en ytligare kvävebas som bara finns i RNA)32 RNA-splitsning är en före transkriptionell förändring av mRNA som nyligen syntetiserats. Hos eukaryota celler består varje gen av en till hundratals exoner(en del av nukleotid-sekvensen i DNA-molekylen i en gen. Som utgör koden för delar av det slutliga proteinet för genen. 33 En intron är en del av nukleotid sekvensen i DNA som transkriberas men sedan redigeras bort genom splitsning före translationen.

mRNA

Budbärar-RNA, sådant RNA är ett steg på vägen i infromationsöverföringen från gen till

protein. mRNA överför information om hur proteinet ska byggas upp från cellkärnans

arvmassa till ribosomerna ute i cytoplasman, där proteinerna tillverkas. Så man kan säga att

dett är brev bärarna, de bär på informationen för att bygga ett protein.

rRNA

Ribosom-RNA, som tillsammans med olika proteiner bygger upp ribosomerna.

tRNA

transport-RNA, som kopplar sig till aminosyror och transporterar dem till

proteintillverkningen i ribosomerna. Det finns en transport-RNA-variant för varje typ av

aminosyra.

RNAi

RNA-interferens, är en typ av RNA som verkar ha betydelse för reglering av genernas

aktvivitet genom att förena sig med tRNA och hindra den genetiska informationen att nå

ribosomerna och proteinsyntesen där.

RNA kan också ha en så kallad katalytisk funktion, altså att kunna skyndda på olika kemiska

processer i cellerna. Dessa enzymer(biologiska katalysatorer) kan bestå av RNA i

kombinationer med proteiner, så kallade ribonukelproteiner, eller av rent RNA.

Okej, så svaret på min fråga: Vad gör RNA? Är nu besvarad. RNA transporterar aminosyrorna

till ribosomerna där det bildar ett protein. Men hu vet vi vilket protein som ska tillverkas? Jo,

det har mRNA reda på, dem fungerar som brevbärare eller recept bärare om vi ska säga så.

Jag tackar dig som läsare för att du har tagit din tid att läsa denna text där jag har samlat det viktigaste inom dett område i biologin. Och jag hoppas att du har lärt dig något, jag är öppen för kritik.

Jag har jobbat hårt med denna uppsats och jag hoppas verkligen att jag får ett bra omdöme av er. Tack!

Källförtäckning

1. http://sv.wikipedia.org/wiki/Prokaryoter

2. http://www.ne.se/prokaryota-organismer

3. http://sv.wikipedia.org/wiki/Cell

4. http://sv.wikipedia.org/wiki/RNA

5. NE 15 boken sida 296 och 310. År 1994

6. http://sv.wikipedia.org/wiki/Gregor_Mendel

7. http://noiskolan.weebly.com/genetik.html

8. http://en.wikipedia.org/wiki/RNA

9. http://www.news-medical.net/health/What-is-RNA-(Swedish).aspx

10. http://www.ne.se/gen

11. http://bioteknik.wikispaces.com/Prokaryota+Celler