DNS, RNS és fehérje

A genetikai információ specifikus hordozója minden organizmusban a DNS néven ismert nukleinsav, rövidítve a dezoxiribonukleinsavat. A DNS kettős spirál, két molekuláris tekercs tekerve egymás köré, és kémiailag kötődik egymáshoz a szomszédos bázisokat összekötő kötésekkel. Minden hosszú létra-szerű DNS-spirálnak van egy gerince, amely váltakozó cukrokból és foszfátokból áll. Minden cukorhoz egy „bázis” kapcsolódik, amely a nitrogéntartalmú adenin, guanin, ctiozin vagy timin vegyületet tartalmazza. Minden cukor-foszfát-bázis „lépcsőt” nukleotidnak nevezünk. Nagyon jelentős egy-egy párosítás történik az alapok között, amely biztosítja a szomszédos hélixek kapcsolatát. Miután meghatároztuk a bázisok sorrendjét az egyik spirál mentén (a létra fele), a másik fele mentén is meghatározzuk a sorrendet. A bázis-párosítás specifitása kulcsszerepet játszik a DNS-molekula replikációjában. Mindegyik spirál a sejt azonos másolatát készíti a sejt molekuláris építőköveiből. Ezeket a nukleinsav-replikációs eseményeket az úgynevezett DNS-polimeráz enzimek közvetítik. Enzimek segítségével a laboratóriumban DNS-t lehet előállítani.

A sejt, legyen az baktérium vagy mag, az élet minimális egysége. A sejtek számos alapvető tulajdonsága a nukleinsavak, a fehérjék és az aktív membránok által határolt molekulák közötti kölcsönhatások függvénye. A sejtek magrégióiban egy csomó csavart és összefonódó finom szál, a kromoszómák találhatók. A súly szerinti kromoszómák 50–60% fehérjéből és 40–50% DNS-ből állnak. A sejtosztódás során a baktériumok (és néhány ős protista) kivételével az összes sejtben a kromoszómák elegánsan koreográfiai mozgást mutatnak, elválasztva egymástól úgy, hogy az eredeti sejt minden utódja egyenlő kromoszóma-kiegészítőt kapjon. Ez a szegregációs mintázat minden részletében megfelel a genetikai anyag elvileg megjósolt szegregációs mintázatának, amelyet az alapvető genetikai törvények feltételeznek (lásd: öröklődés). A DNS és a fehérjék (hiszton vagy protamin) kromoszómakombinációját nukleoproteineknek nevezzük. A fehérjéből kivont DNS ismert, hogy genetikai információt hordoz és meghatározza a sejtek citoplazmájában termelődő fehérjék részleteit; a nukleoproteinben lévő fehérjék maguk szabályozzák a kromoszómák alakját, viselkedését és aktivitását.

A másik fő nukleinsav a ribonukleinsav (RNS). Ötszénes cukora kissé eltér a DNSétől. A timint, a DNS-t alkotó négy bázis egyikét, az RNS-ben az uracil bázis helyettesíti. Az RNS kettős helyett egyszálú formában jelenik meg. A fehérjéknek (beleértve az összes enzimet), a DNS-nek és az RNS-nek van egy furcsa, egymással összefüggő kapcsolata, amely a Föld minden szervezetében mindenütt jelen van. Az RNS, amely képes önmagát reprodukálni, valamint kódolni a fehérjét, az élet történetében régebbi lehet, mint a DNS.

Kémia közös

Sok más közös vonás létezik a Földön élő szervezetek között. Csak a molekulák egy osztálya tárolja az energiát a biológiai folyamatokhoz, amíg a sejt felhasználja azt; ezek a molekulák mind nukleotid-foszfátok. A leggyakoribb példa az adenozin-trifoszfát (ATP). Az energiatárolás nagyon eltérő funkciójához a nukleinsavak (mind a DNS, mind az RNS) egyik építőelemével azonos molekulát alkalmazunk. A metabolikusan mindenütt jelenlévő molekulák - a flavin-adenin-dinukleotid (FAD) és a koenzim A - a nukleotid-foszfátokhoz hasonló alegységeket tartalmaznak. A nitrogénben gazdag gyűrűvegyületek, az úgynevezett porfirinek, a molekulák egy másik kategóriáját képviselik; kisebbek, mint a fehérjék és a nukleinsavak, és gyakoriak a sejtekben. A porfirinek a hem kémiai hem kémiai alapjai, amelyek oxigénmolekulákat szállítanak az állatok véráramán és a hüvelyes növények csomóin keresztül. A klorofill, a növények és baktériumok fotoszintézise során a fényabszorpciót közvetítő alapvető molekula szintén porfirin. A Föld minden organizmusában sok biológiai molekulának ugyanaz a „kézisége” (ezeknek a molekuláknak lehetnek „bal- és jobbkezes” formái is, amelyek egymás tükörképei; lásd alább A legkorábbi élő rendszerek). A lehetséges szerves vegyületek milliárdjaiból kevesebb, mint 1500-at foglalkoztat a földi kortárs élet, és ezek kevesebb mint 50 egyszerű molekuláris építőelemből épülnek fel.

A kémia mellett a sejtes életnek bizonyos szupramolekuláris struktúrái vannak közösen. Az olyan sokféleségű szervezetek, mint az egysejtű paramecia és a többsejtű pandák (spermiumfarkukban), például kevés csillós függelékkel rendelkeznek, amelyeket csillóknak (vagy flagellának neveznek, ezt a kifejezést teljesen független baktériumszerkezeteknél is használják; a helyes általános kifejezés az undulipodia) . Ezeket a „mozgó sejtszőrzeteket” használják a sejtek folyadékon keresztül történő meghajtására. Az undulipodia keresztmetszetének szerkezete kilenc pár perifériás csövet és egy pár belső csövet mutat, amelyek mikrotubulusoknak nevezett fehérjékből állnak. Ezek a tubulusok ugyanabból a fehérjéből készülnek, mint a mitotikus orsóban, a szerkezet, amelyhez a kromoszómák sejtosztódás útján kapcsolódnak. A 9: 1 aránynak nincs egyértelműen szelektív előnye. E közös vonások inkább azt jelzik, hogy az élő sejt néhány, a közös kémia alapján működő funkcionális mintát újra és újra felhasznál. Az alapul szolgáló kapcsolatok, különösen ott, ahol nincs nyilvánvaló szelektív előny, azt mutatják, hogy a Föld összes organizmusa nagyon kevés közös sejtes őshöz kapcsolódik és származik - esetleg egy.

A táplálkozás és az energiatermelés módjai

Az élő szervezetek vegyületeit alkotó kémiai kötések bizonyos valószínűséggel spontán megtörnek. Ennek megfelelően léteznek olyan mechanizmusok, amelyek orvosolják ezt a kárt, vagy pótolják a törött molekulákat. Ezenkívül a sejtek belső tevékenységeik felett gyakorolt aprólékos ellenőrzése megköveteli az új molekulák folyamatos szintézisét. A sejtek molekuláris komponenseinek szintézisét és lebontását együttesen metabolizmusnak nevezik. Ahhoz, hogy a szintézis megelőzze a termodinamikai lebomlási tendenciákat, folyamatosan energiát kell szállítani az élő rendszerbe.