Cellernes kemi DNA og DNA-teknikker

Transcription

Figurer
Bioteknologi 1
Cellernes kemi
DNA og DNA-teknikker
Bioteknologi 1
ISBN: 978-87-90363-43-7
© Nucleus Forlag ApS
Eksemplarfremstilling af papirkopier/prints fra denne hjemmeside til undervisningsbrug på uddannelsesinstitutioner
og intern administrativ brug er tilladt med en aftale med
Copydan Tekst & Node. Eksemplarfremstillingen skal ske
inden for de rammer der er nævnt i aftalen.
Tema 1
Ribosom
a
Lille molekyle
Protein
1Å
1 nm
10 nm
Elektronmikroskop
Bakterie Dyrecelle Plantecelle
Menneske
Virus
100 nm 1 μm
Lysmikroskop
10 μm
100 μm
1 mm
Øjet uden hjælpemidler
Figur 2. Forskellige cellers størrelse.
Bioteknologi 1 © 2009 · by Nucleus Forlag ·
Illustration: Elin Steffensen, Gigraf · ISBN 978-87-90363-43-7.
1 cm
1m
cm
mm
μm
nm
Å
=
=
=
=
=
10-2 m
10-3 m
10-6 m
10-9 m
10-10 m
Tema 1
Eukaryote celler
Dyrecelle
Plantecelle
10-100 μm
Cellemembran
Cellevæg
Kerne
Mitokondrie
Vacuole
Ru endoplasmatisk
retikulum (rER)
Ribosomer
Kloroplast
(Grønkorn)
Glat endoplasmatisk
retikulum (ER)
Cytoskelet
Stivelseskorn
Golgikompleks
Prokaryot celle
Bakterie
Kromosom
Ribosomer
Cellemembran
Cellevæg
1 μm
Figur 3. Plante-, dyre- og bakteriecelle. Se skema på næste side.
a
Tema 1
Organel
Funktion
Vakuole
Membranafgrænset hulrum i cellens cytoplasma. Regulerer plantecellens saftspænding. Vakuolen
udgør ofte størstedelen af plantecellens volumen
Mitokondrier
Dobbeltmembranbeklædte organeller der laver respiration og dermed danner cellens energi i form af ATP.
Indeholder sit eget DNA
Stivelseskorn
Vesikler med oplagringsnæring i form af polysaccharid
Cellekerne
Kaldes også nukleus. Indeholder cellens arvemateriale i form af DNA der er ordnet i kromosomer
Glat ER
Glat endoplasmatisk retikulum er et membransystem hvor der dannes membranlipider samt fx steroidhormoner,
der udskilles fra cellen
Cytoplasma
Vandig substans mellem kerneområdet og cellemembranen. Cytoplasma indeholder cellens organeller samt
diverse organiske og uorganiske forbindelser vedrørende cellens stofskifte
Cellemembran
Dobbeltlipidlag med membranproteiner. Afgrænser cellens indre og regulerer transporten af stoffer gennem
membranen
Cellevæg
Består hos planter primært af polysacchariderne cellulose og hemicellulose samt lignin og har afstivende
funktion. Hos svampe består den oftest af chitin som er et polysaccharid sammensat af acetyl-glucosaminenheder.
Bakterier har cellevægge af peptidoglycan der en en blanding af carbohydrater og aminosyrer
Kloroplaster
Kaldes også grønkorn og er cellens fotosynteseorganeller. Indeholder det grønne pigment klorofyl der kan
omdanne energi fra lys til kemisk energi bundet i glucose. Indeholder sit eget DNA
Golgikompleks
Transportorgan i cellen så forskellige forbindelser pakkes i vesikler og sendes rundt i cellen eller tømmes ud af
cellen. Golgikompleks er et membransystem der pakker fx proteiner fra ER i vesikler der skal ud til cellemembranen
Ru ER med
ribosomer
Det ru endoplasmatiske retikulum er et membransystem hvor proteiner modificeres og glycosyleres, dvs.
tilkobles carbohydrat
Ribosomer
Ribosomer består af protein og RNA. Danner cellens proteiner via proteinsyntesen
Cytoskelet
Cytoskelettet består af protein. Det har afstivende funktion og har betydning for transport af stoffer inde i cellen
Figur 3. Organellernes funktion.
Illustration: Birthe Møller Nielsen · ISBN 978-87-90363-43-7.
Tema 1
a
b
Overflademolekyler
Kapsid
(en proteinskal)
Arvemateriale
(DNA eller RNA)
Kappe
(rest af værtscellens
cellemembran)
Nøgen virus
Figur 4. Opbygningen af en virus.
Kappevirus
Tema 1
1H
Hydrogen
1,0079
6C
Carbon
12,011
11 Na
Natrium
22,990
7N
Nitrogen
14,007
19 K
Kalium
39,098
8O
Oxygen
15,999
20 Ca
Calcium
40,078
15 P
Phosphor
30, 974
Figur 5. Hyppigt forekommende grundstoffer i celler.
16 S
Svovl
32,066
17 Cl
Chlor
35,453
Tema 1
- +
-
+
+
+
+
+
-
6C
Carbon
12,011
Figur 6. Model af carbonatom med elementarpartikler.
Tema 1
Antal protoner
Antal neutroner
Atommasse
Hyppighed
C
6
6
12
98,93 %
C
6
7
13
1,07 %
C
6
8
14
Forsvindende
lille del
12
13
14
Figur 7. Oversigt over carbonisotoper.
Tema 1
11 Na
Natrium
22,990
Figur 8. Model af natriumatom.
Tema 1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
1.HG
Perioder (1.-7.): fortæller hvor mange skaller der er i brug
1. 1 H
Hydrogen
1,0079
4 Be
Beryllium
9,0122
3. 11 Na
Natrium
22,990
12 Mg
Magnesium
24,305
5. 37 Rb
Rubidium
85,468
6. 55 Cs
Cæsium
132,91
Ikke-metal
Halvmetal
Metal
Kunstigt fremstillet
2.HG
2. 3 Li
Lithium
6,941
4. 19 K
Kalium
39,098
18.
8.HG
6C
Carbon
12,011
Atomsymbol
Grundstoffets navn
Atomvægt
Hovedgrupper (HG) fortæller
:
hvor mange elektroner der er i atomets yderste skal
Undergrupper (UG) metaller hvor elektronerne fordeler sig efter andre regler
3.UG
4.UG
20 Ca
21 Sc
22 Ti
Calcium Scandium Titan
40,078
47,867
44,956
38 Sr
Strontium
87,62
56 Ba
Barium
137,33
Atomnummer
39 Y
Yttrium
88,906
57 La
Lanthan
138,91
5.UG
6.UG
23 V
24 Cr
Vanadium Chrom
50,942
51,996
41 Nb
40 Zr
42 Mo
Zirconium Niobium Molyb91,224
92,906
den
95,94
72 Hf
73 Ta
74 W
Hafnium Tantal
Wolfram
178,49
180,95
183,84
7. 87 Fr
88 Ra
Francium Radium
(223)
(226)
89 Ac
104 Rf
Actinium Ruther(227)
fordium
(261)
Lanthanider
6.
Actinider
7.
58 Ce
Cerium
140,12
105 Db 106 Sg
Dubnium Seabor(262)
gium
(266)
59 Pr
Praseodym
140,91
90 Th
91 Pa
Thorium Protacti232, 04 nium
(231,04)
7.UG
92 U
Uran
238,03
10 Ne
Neon
20,180
13 Al
Aluminium
26,982
14 Si
Silicium
28,086
15 P
Phosphor
30, 974
16 S
Svovl
32,066
17 Cl
Chlor
35,453
18 Ar
Argon
39,948
34 Se
Selen
78,96
35 Br
Brom
79,904
36 Kr
Krypton
83,798
51 Sb
52 Te
Antimon Tellur
121,76
127,60
53 I
Jod
126,90
54 Xe
Xenon
131,29
83 Bi
84 Po
Bismuth Polonium
208,98
(209)
85 At
Astat
(210)
86 Rn
Radon
(222)
9.UG
43 Tc
Technetium
(98)
75 Re
Rhenium
186,21
44 Ru
Ruthenium
101,07
76 Os
Osmium
190,23
46 Pd
47 Ag
45 Rh
Rhodium Palladium Sølv
102,91
106,42
107,87
48 Cd 49 In
Cadmium Indium
112,41 114,82
77 Ir
Iridium
192,22
80 Hg 81 Tl
82 Pb
Kviksølv Thallium Bly
200,59 204,38 207,2
93 Np
Neptunium
(237)
94 Pu
Plutonium
(244)
Figur side 13, det periodiske system.
12.UG
30 Zn
Zink
65,409
9F
Flour
18,998
27 Co
Cobalt
58,933
60 Nd
61 Pm 62 Sm 63 Eu
Neodym Promethi- Samarium Europium
um
150,36
144,24
151,96
(145)
11.UG
5.HG
7N
8O
Nitrogen Oxygen
14,007
15,999
8.UG
28 Ni
Nikkel
58,693
29 Cu
Kobber
63,546
4.HG
6C
Carbon
12,011
26 Fe
Jern
55,845
107 Bh 108 Hs 109 Mt
Bohrium Hassium Meitne(272)
(270)
rium
(276)
10.UG
3.HG
5B
Bor
10,812
25 Mn
Mangan
54,938
78 Pt
Platin
195,08
79 Au
Guld
196,97
110 Ds
Darmstadtium
(281)
111 Rg 112
Roentge- Uub
nium
Unun(280)
bium
(285)
64 Gd
Gadolinium
157,25
95 Am 96 Cm
Americi- Curium
um
(247)
(243)
65 Tb
66 Dy
Terbium Dyspro158,93
sium
162,50
97 Bk
98 Cf
Berkelium Califor(247)
nium
(251)
31 Ga
Gallium
69,723
32 Ge
Germanium
72,64
50 Sn
Tin
118,71
33 As
Arsen
74,922
6.HG
7.HG
2 He
Helium
4,0026
116 Uuh
UnunUnuntri- Ununqua- Ununpen- hexium
(289)
tium
um
dium
(288)
(284)
(289)
113
Uut
114
Uuq
67 Ho 68 Er
Holmium Erbium
164,93
167,26
99 Es
Einsteinium
(252)
115
Uup
69 Tm 70 Yb
71 Lu
Thulium Ytterbium Lutetium
168,93
173,04
174,97
102 No
Nobelium
Fermium Mendele- (259)
vium
(258)
(257)
100
Fm
101
Md
103 Lr
Lawrencium
(262)
Tema 1
Stofklasse
Proteiner
Grundenheder
Aminosyrer
H
+
H3N
C
COO-
R
Lipider
Carbohydrater
Propan-1,2,3triol
Fedtsyrer
CH2
OH
HO
C
O
CH
OH
HO
C
O
CH2
OH
HO
C
O
+
Monosaccharider
O
Nucleinsyrer
Nucleotider
G
Pi
Figur 9. Cellens molekyler.
O
D
A
Pi
D
T
Pi
D
C
Pi
D
U
Pi
D
Tema 1
Organiske stoffer
Carbohydrater
Proteiner
Lipider
DNA
RNA
Uorganiske stoffer
H2O
CO2
O2
Na+, K+, Ca2+, ClH2PO4-, HPO42HCO3Figur 10. Eksempler på organiske og uorganiske stoffer i celler.
Tema 1
Tal
Talord på græsk
1
mono
2
di
3
tri
4
tetra
5
penta
6
hexa
7
hepta
8
octa
9
nona
10
deca
Figur 11. De græske talord
Tema 1
O
H
H
O
H
H
Figur 12. Vandmolekylets opbygning.
Tema 1
→
+
-
+
+
H+
HCl (g)
Hydrogenchlorid
Syre
+
H2O (l)
Vand
Base
→
Cl- (aq)
+
Chloridion
Figur 13. Syre-basereaktion.
H3O+ (aq)
Oxonium
Tema 1
O O
O
O
N
N
N
N
Figur 14. Dioxygen og dinitrogen.
Tema 1
H
H
H
H
C
H
H
H
C
H
C
H
H
H
Figur 15. Methan.
109,5o
H
Tema 1
Ioner
Koncentration (mmol/L)
Na+
15
K
120-150
+
Mg
43
2+
Cl
3
-
HCO
10
3
H2PO /HPO4
95
SO4
20
4
2-
2-
Figur 16. Ioner i celler.
Tema 1
e-
→
+
Na
+
Cl
Figur 17. Elektronoverførsel.
→
+
Na+
+
Cl-
Tema 1
Kemisk formel
Navn
Ca2+
Calciumion
Fe
2+
Jern(II)ion
Fe
3+
Jern(III)ion
H
Hydron
+
K
Kaliumion
+
Mg
Magnesiumion
Na
Natriumion
Cl
Chloridion
Kemisk formel
Navn
H3O+
Oxonium
2+
+
-
NH4
Ammonium
+
HCO3
Hydrogencarbonat
CO3
Carbonat
OH
Hydroxid
2-
2-
-
PO4
Phosphat
3-
HPO4
2-
Hydrogenphosphat
4
H2PO
Dihydrogenphosphat
SO4
Sulfat
2-
Figur 18. Enatomige og fleratomige ioner.
Tema 1
-
Saltkrystaller
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
Figur 19. Hydratiserede ioner ved opløsning af NaCl i vand.
Tema 1
Tænder
Ca5(PO4)3OH Hydroxyapatit
Ca5(PO4)3F
Flourapatit
Knogler
Ca5(PO4)3OH Hydroxyapatit
CaCO3
Calciumcarbonat
MgSO4
Magnesiumsulfat
Nyresten
Calciumoxalat
Ca(COO)2
Ca3(PO4)2
Calciumphosphat
NH4MgPO4 · 6 H2O
Ammoniummagnesiumphosphatvand
(1/6) (Struvit)
Figur 20. Eksempler på tungtopløselige salte i kroppen.
Tema 1
Membranproteiner
Cytoskelet
Strukturproteiner
i kromosomer
Figur 21. Dyrecelle hvor proteiner er fremhævet.
Vesikel med
enzymer
Enzym
Tema 1
Hydrogen Carboxylsyregruppe
H2N
H
O
C
C
OH
R
Aminogruppe
Radikal
Figur 22. Aminosyrers opbygning.
Tema 1
Substrat
Enzym
Enzymsubstratkompleks
Produkt
Enzym
Figur 23. Enzymers funktion.
Tema 1
a
b
Lysenergi
Byggesten
CO2
H2O
O2
Fotosyntese
C6H12O6
Organiske
molekyler
H2O
Byggesten
C6H12O6
H 2O
O2
O2
ATP
Respiration
CO2
Autotrof plantecelle
Figur 24. Autotrof og heterotrof levevis.
ATP
Respiration
CO2
Heterotrof dyrecelle
Tema 1
Bakterietype
Reaktion
Energigevinst Kommentar
Fx Nitrosomonas NH3 + 1½ O2 → H+ + NO2- + H2O 287 kJ/mol
Ammoniak oxideres til nitrit
Fx Nitrospira
NO2- + ½ O2 → NO3-
76 kJ/mol
Nitrit oxideres til nitrat
Figur 25. Nitrifikation.
Den vundne
energi bruges
til at danne
organisk stof
ud fra CO2
Tema 1
Na
K
Mg
Ca
C
P
N
H
S
Cl
O
0,9
0,8
1,2
1,0
2,5
2,1
3,0
2,1
2,5
3,0
3,5
Figur 26. Elektronnegativitetsværdier for udvalgte grundstoffer.
Tema 1
3,5
3,5
Dioxygen, O2
δ- δδ+
δ+
3,5
2,1
2,1
Vand, H2O
δ-
δ+ δ+
δ-
3,5
2,5
3,5
Carbondioxid, CO2
2,1
2,5
2,1
2,1
2,1
Methan, CH4
Figur 27. Vandmolekylmodeller.
Tema 1
Grundstoffer Metal og ikke-metal
To ikke-metaller
Bindingstype Ionbinding
Polær elektronparbinding Upolær elektronparbinding
To ikke-metaller
Karakteristik
Ikke-metalatomet
Der er ikke ligelig
modtager en eller flere
fordeling af de bindende
elektroner fra metalatomet elektroner
Der er ligelig fordeling af
de bindende elektroner
Forskel i
EN-værdi
Over 1,8
0,5-1,8
0-0,5
Eksempel
K+ Cl-
H-Cl
O=O
Figur 28. Oversigt over bindingstyper.
Tema 1
Glucose
CH2OH
O
H
H
H
OH
H
HO
OH
H
OH
Aminoethansyre (glycin)
+
H3N
H
O
C
C
O-
H
Figur 29. Glucose og aminoethansyre.
Tema 1
Navn
Strukturformel
Opløselighed g/100 mL vand
CH3
O
H
*
CH3
CH2
O
H
*
CH3
CH2
CH2
O
H
*
CH3
CH2
CH2
CH2
O
H
7,4
CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
O
H
2,7
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
O
H
0,6
Methanol
Ethanol
Propan-1-ol
Butan-1-ol
Pentan-1-ol
Hexan-1-ol
CH3
Figur 30. Opløselighed af alkoholer ved 20 0C.
Tema 1
a
H
H
H
C
C
H
H
O
H
b
H
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
H
..
O
H
H
.H
O. .
.
O
..
.O
H..
.
O
H
H
Figur 31. a. Ethanolmolekyle. b. To ethanolmolekyler.
Tema 1
5’
3’
H3 C
O
O ...
O
T
O
N H ...
N
A
N
N
O
O
N
CH2
O
O P
O
O
O
N
C N...
H
O. . .
O P
N G
H NH
N
N
CH2
O
O P
O
-
N
O
.
HN H
N
O
CH2
A N.
N
O
N
O P
.. H N T
N
O-
O
CH2
O
O
O P
O
-
CH 3
.. O
O
O
O
CH2
N
.
G N H
N
HN H
O-
O
NH
.
O. . H
N
.. N C
... O
O
3’
Figur 32. Hydrogenbindinger i DNA.
N
O
CH2
O
HN H . . .
O
O
O P
-
O-
O
CH2
N
H NH
O
O P
O
O
-
CH2
O
O P
O
5’
O-
Tema 1
Cellens ydre miljø
Cellens ydre miljø
+
Pi
-
+
Pi
-
+
+
+
+ +
- Pi
Pi
Pi
Pi Pi
+
Pi
-
+
Pi
-
+
Pi
Hydrofile ender
Hydrofobe ender
Cellens indre miljø
Cytoplasma
Cellemembran
+
Pi
Polært
hydrofilt
Pi
Pi
Pi
+
+
+
Pi
Pi
+
+
Pi Pi
Pi
Pi
Pi
- + +
+
+
+
Phospholipid
Cytoplasma
Upolært
hydrofobt
Figur 33. Cellemembranens opbygning.
Hydrofile ender
Tema 1
H3C
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
C
CH2
O
OH
C
O
OH
Figur 34. Octadecansyre.
Tema 1
O
C
H
C
H
H
Figur 35. Ethanoylgruppe.
Tema 1
Fedtsyre
Smeltepunkt °C
16
14
12
10
8
6
4
2
C
Hexadecansyre (palmitinsyre)
18
16
14
12
10
15
13
11
8
6
4
2
C
6
4
14
11
8
6
4
11
8
6
4
16
13
10
7
4
O
OH
-11
2
C
(5Z, 8Z, 11Z, 14Z)-icosa-5,8,11,14-tetraensyre (arachidonsyre)
Figur 36. Eksempler på mættede og umættede fedtsyrer.
-5
2
(9Z, 12Z, 15Z)-octadeca-9,12,15-triensyre (linolensyre)
18
O
OH
C
20
13
2
(9Z, 12Z)-octadeca-9,12-diensyre (linolsyre)
14
O
OH
C
17
69
2
Z-octadec-9-ensyre (oliesyre)
16
O
OH
8
C
18
63
OH
Octadecansyre (stearinsyre)
17
O
O
OH
-49,5
Tema 1
Figur 37. Carbonhydrider med enkelt- og dobbeltbindinger.
Tema 1
O
HO
H
C
E-octadec-9-ensyre
O
HO
H
H
H
C
Z-octadec-9-ensyre
Figur 38. Isomere former af octadec-9-ensyre.
Tema 1
-
+
+
-
+
-
-
+
-
+
+
-
Figur 39. Nabomolekyler kan påvirke hinandens elektronsystemer.
Tema 1
a
O
R1
CH2
OH + HO
C
R2
O
R1
CH2
O
R 2 + H 2O
C
b
O
CH2
OH
HO
C
O
(CH2)n
CH3
CH2
O
O
OH +
CH
HO
C
OH
HO
Propan-1,2,3-triol
C
(CH2)n
CH3
(CH2)n
CH3
(CH2)n
CH3
O
(CH2)n
CH3
→
CH
O
O
CH2
C
C
+
3 H2O
O
(CH2)n
CH3
3 fedtsyrer
CH2
O
C
Triglycerid
O
OH
HO
C
O
OH +
HO
C
O
OH
HO
C
Propan-1,2,3-triol (glycerol)
→
3 fedtsyrer
O
O
C
O
O
C
O
O
C
+
Triglycerid
Figur 40. a. Kondensationsreaktion. b. Dannelse af triglycerid.
3 H 2O
Oksekød uspecificeret
middelfedt, råt
Svinekød uspecificeret
ca. 20 % fedt, råt
0,4 22,6 10,8 17,6 27,7
13,2
Kylling, kød og skind,
rå
Lammekød
uspecificeret, råt
0,88
Masseprocent af fedt
Makrel, rå
Levnedsmiddel
Torsk, filet, rå
Rejer
Tema 1
Fedtsyrer:
C 12:0 laurinsyre
dodecansyre
C 14:0 myristinsyre
tetradecansyre
C 16:0 palmitinsyre
hexadecansyre
C 18:0 stearinsyre
octadecansyre
Mættede fedtsyrer i alt
0,2
5,5
3,2
22,2 33,1 16,3 22,9 26,1 24,8
6,9
27,0
2,9
6,3 13,3 21,4
13,0
43,2
11,1
C 18:1 oliesyre
(Z)-octadec-9-ensyre
11,1
C 20:1 gadolsyre
(Z)-icosa-11ensyre
11,1
C 22:1 erucasyre
3,6
1,3
6,3
17,9 37,7 42,2 39,1
42,0
8,2
6,0
1,1
33,3
48,3
8,9
2,6
2,0
1,0
1,1
2,6
1,3
C 18:2 linolsyre
(9Z,12Z)-octadeca-9,12-diensyre
C 18:3 linolensyre
(9Z,12Z,15Z)-octadeca-9,12,15-triensyre
1,3
1,0
0,6
(5Z,8Z,11Z,14Z)-icosa-5,8,11,14-diensyre
C 20:5 eicosapentaensyre (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-eicosa-5,8,11,14,17-pentensyre
1,1
43,2 44,8 46,6 40,4
3,6 21,0
C 20:4 arakidonsyre
3,3
13,5
(Z)-docos-13-ensyre
Monoumættede fedtsyrer i alt
1,7
22,2 33,1 26,1 30,3 41,1 51,7
(Z)-hexadec-9-ensyre
C 16:1 palmitolsyre
0,9
22,2 33,1
5,4
0,1
0,2
C 22:6 docosahexaensyre (4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)-docosa-4,7,10,13,16,19-hexensyre 22,2 33,1 14,5
44,4 66,2 24,8 22,9 10,0
Polyumættede fedtsyrer i alt
Andre fedtsyrer
Figur 41. Sammensætning af fedtsyrer i forskellige animalske produkter.
0,1
0,7
5,9
2,0
2,3
5,2
4,3
2,7
4,2
Tema 1
O
C
O
CH2
C
O
CH
O
Fedtsyrer
H2 C
O
O
P
O
O
CH2
CH2
CH3
N CH3
CH3
-
Phosphat
+
Cholin
+
Pi
Symboler for
phospholipid
Figur 42. Eksempel på phospholipid.
Pi
-
Tema 1
Steroidskelet
H
CH3
H
C
CH2
CH2
CH2
C
CH3
CH3
CH3
CH3
Cholesterol
HO
CH2OH
HO
C
CH3
O
OH
CH3
Cortisol
O
O
CH3
Østrogen
(Estrogen)
HO
Figur 43. Steroidskelet og eksempler på stoffer der indeholder et steroidskelet.
Tema 1
Signalstoffer
Glycoprotein
Glycolipid
+
Pi
-
Pi
+
+
-
Pi
+
Pi Pi
Pi
Pi
+
+
+
-
-
Pi
Pi
+
Cholesterol
Figur 44. Cellemembranens molekyler.
Pi
+ +
- Pi Pi
Pi
Pi
+
+
Membranprotein
Pi
+
+
Pi
-
+
Pi
-
+
Pi
-
Pi
Pi
Pi
+
+
+
Phospholipid
Tema 1
Ionkoncentration
Intracellulært
Ekstracellulært
Na+
10 mM
140 mM
K
140 mM
4 mM
0,0001 mM
2 mM
+
Ca
2+
Figur 45. Koncentration af stoffer inden i og uden for cellen.
Illustration: Birthe Møller Nielsen· ISBN 978-87-90363-43-7.
Tema 1
Osmose
Proteinkanal
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Simpel diffusion
Transportprotein
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Figur 46. Membrantransportprocesser.
Pi
Pi
Pi
Pi
Lav koncentration
Faciliteret diffusion
Passiv transport
Høj koncentration
Energi
Aktiv transport
Tema 1
Cellemembran
Pi
Pi Pi
Pi
Vandkanal
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
+
+
Pi
Pi
Pi
Pi
Figur 47. Vandkanal.
Tema 1
Cellemembran
Pi
Pi Pi
Pi
Ionkanal
K+
Pi
A
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
B
A
Pi
Pi
Pi
Pi
Åbning
Figur 48. Kaliumkanal.
Tema 1
a
b
Na+
K+
O
O
O
K+
O
O
Na+
O
O
O
Figur 49. Kaliumioners (a) og natriumioners (b) placering
i vandige omgivelser i forhold til oxygenatomerne.
Tema 1
Cellens ydre
2 K+
Membran
+
Na+/K+-pumpe
+
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Pi
Cellens indre
ATP
+
+
+
+ 3 Na
ADP + Pi
Figur 50. Na+/K+-pumpen.
Pi
Pi
Pi Pi
Tema 1
Blodet
Tarmepitelceller
Tarmlumen
Glucose
permease
Glucose
+
+
+
+
+
+
Na+/K+-ATPase
K+
Na+
+
+
K+-kanal
Figur 51. Eksempel på symport cotransport.
Na+-glucosesymport
Tema 1
Uden for cellen
Affald
Fødepartikel
Cellemembran
Exocytose
→
Endocytose
→
→
Fordøjelsesprodukter
Sammensmeltning
med lysosom
Lysosom
Inde i cellen
Figur 52. Endocytose og exocytose.
Tema 1
a
C6H12O6(aq)
2 C2H5OH(aq)
2 CO2(g)
Masse (g)
180,18
Molarmasse (g/mol)
180,18
46,08
44,01
Stofmængde (mol)
1
2
2
C6H12O6(aq)
2 C2H5OH(aq)
2 CO2(g)
Masse (g)
180,18
92,16
88,02
Molarmasse (g/mol)
180,18
46,08
44,01
Stofmængde (mol)
1
2
2
b
Figur 53 a. Beregning af massen af ethanol og carbondioxid.
b. Et mol glucose forgæres til to mol ethanol og carbondioxid.
Tema 2
1953
1960
1962
1966
1970
1972
1973
1975
1977
1978
1980
1981
1983
1984
1985
1986
1988
1989
1990
1993
1994
1995
1996
1997
1998
2000
2001
2003
2004
2009
Watson og Crick publicerer modellen for DNA-molekylets opbygning
Messenger-RNA opdages
Watson og Crick modtager Nobelprisen i medicin for deres opdagelse af DNA’s opbygning
Den genetiske kode knækkes. Man finder ud af at 3 RNA-baser ad gangen koder for
en aminosyre
Restriktionsenzymer opdages
Man opdager at der er 99 % lighed mellem menneskets DNA og DNA fra gorillaer
og chimpanser
Cohen og Boyer udfører den første gensplejsning på bakterier
Det første komplette DNA-genom fra bakteriofag φX174 sekventeres
Det første menneskegen udtrykkes i bakterier
Det første genteknologifirma producerer medicin via gensplejsede mikroorganismer
Sanger udvikler en metode til DNA-sekventering, altså DNA-sekvensbestemmelse
Humaninsulin produceres via gensplejsede mikroorganismer
Et amerikansk oliefirma opnår patent på en genmodificeret olieædende bakterie
Amerikanere producerer den første transgene mus
Kinesere fremstiller den første klonede fisk – en guldkarpe
Menneskeoncogener, altså cancergener, opdages
Fremstilling af det første kunstige kromosom
Opdagelse af genetiske markører for alvorlige arvelige sygdomme
Etablering af DNA-fingerprinting, altså teknikken for at lave genetisk fingeraftryk
Hiv-virus-genom klones og sekventeres
DNA-fingerprinting bruges i retssager
Prøvedyrkning af genmodificerede planter
Kommerciel dyrkning af gensplejsede tobaksplanter tillades i USA
Introduktion af PCR-metoden der kan opformere DNA
Det humane genom-projekt starter
Genmutationen for cystisk fibrose opdages
Pige med immunforsvarssygdom ADA behandles med genterapi
Enzym dannet via gensplejsede mikroorganismer til osteproduktion kommer på markedet
Transgen malkeko producerer menneskeproteiner i sin mælk
Markedsføring af gensplejset langtidsholdbar tomat
Brystkræftgen opdages
Første fuldstændige sekventering af en organismes DNA, bakterien Haemophilus influenzae
Genterapi og antistoffer fremstillet via genteknologi anvendes til kræftbehandling
Fåret Dolly klones fra en yvercelle
Der udvindes DNA fra ca. 40.000 år gamle neandertalerknogler
Anvendelse af embryonale stamceller til dannelse af væv
Det første fulde dyregenom sekventeres fra nematoden Caenorhabditis elegans
Gensplejset ‘golden rice’ med højere A-vitamin-indhold
Fremstilling af klonede svin der kan producere humane organer
Malariamyggen gensplejses så sygdommen ikke så let spredes
Det humane genom publiceres
Japanske forskere laver gensplejset koffeinfri kaffebønne
RNAi-medicin anvendes, dvs. medicin der blokerer translation af mRNA til protein
Første klonede kæledyr – en kat
Ny ‘switch’-metode skaber afgrænsede mutationer, og metoden giver håb om mulig
voksen-stamcelleterapi på patienter med muskelsvindslidelser
Figur 1. Genteknologiens og bioteknologiens milesten.
Illustration: Birthe Møller Nielesn · ISBN 978-87-90363-43-7.
Tema 2
Pi
D
Phosphatgruppe
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
Deoxyribose
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
3’-ende A
T
T
C
G
A
T
T
5’-ende T
A
A
G
C
T
A
A
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
Pi
Kromatinfiber
D
Kromosom
Strukturprotein
DNA
Histoner (protein)
Figur 3. DNA’s opbygning.
Tema 2
a
5
C
OO- P
CH2OH
H
Pi
OH
2
H
C
H
Deoxyribose
Symbol
D
Symbol
O
NH2
C
C1
H H
C3
O
OPhosphat (PO43-)
N
4
OH
O
C
N
HN
C
C CH3
CH
HC
C
N
O
N
H
C
A
Adenin
Symbol
O
HN
CH
N
H
Thymin
T
Symbol
NH2
C
C
N
N
C
CH
CH
H2N
C
C
N
Guanin
O
N
H
G
Symbol
C
CH
N
H
Cytosin
b
Pi
Pi
D
A
D
G
Pi
Pi
D
T
D
C
Figur 4. a. Den kemiske opbygning af DNA’s fire nucleotider.
b. Symbolerne for de fire nucleotider.
C
Symbol
Tema 2
a
U
U
3’
C
U
A
A
C
G
A
A
G
C
G
G
U
G
A
A
C
G
G
G
A
A
5’
C A U G C A U G C A U G C A U G C A U G C A U G C
b
OO
-
P
Pi
CH2OH
OH
R
O
O
C
H
OPhosphat (PO43-)
H H
C
Symbol
C
H
C
OH
OH
Ribose
O
HN
O
C
C
U
CH
Symbol
CH
N
H
Uracil
Figur 5. RNA’s opbygning.
Pi
R
U
Tema 2
3. DNA-polymerase
sætter nucleotider
på følgestrengen
i 5’-3’-retningen
5’
3’
1. Helikase åbner strengen
5’
3’
T
A
A
T
G
C
C
T
G
T
A
A T
G
Primer
A
T
A
3’
5’
C
T
C
G
A
A
A
5’
T
3’
T
A
5’
A C G
T G
A
C
T
T
4. DNA-polymerase
fylder hullerne ud
med nucleotider i
5’-3’-retningen
5’
3’
T
5’
A
A T
G C
C
G
T
A
T
2. DNA-polymerase sætter
nucleotider på den ledende
streng i 5’-3’-retningen
5’
5’
3’
3’
5’
3’
5. Hullerne lukkes
Figur 6. DNA-replikation.
· ISBN 978-87-90363-43-7.
T
A
5’
A G
T C
5’
C A T
G T A
3’
Tema 2
DNA-kode
RNA-kode
asp
gly
glu
TC
AG
ala
AGTC
G
val
AGTC
A
arg
TC
C
phe
leu
AGTC AG TC
T
C A
C
A
ser
asp
tyr
Stop
G AG
TC
cys
T
C
A
AG
T
C
Stop
trp
T
G
AGTC leu
AG
T
G
TC
T AGTC
G
AG
lys
A C
AG
pro
asn AGTC
TC
C AGT AGTC
ser
thr
ile
arg
ala
AGTC
gln
his
val
arg
glu
gly
phe
leu
ser
UCAG UC AG
AG
tyr
UCAG
UC
G U
Stop
UC
A
C
UCAG
AG
cys
C
UCAG
U
AG
G
A
G
U
A
G
UC
A
G
U
Stop
trp
UCAG
A
C
leu
UC
C
AG
A UCAG
C
UC
lys
U G
pro
UC
AG
asn UCAGG
UCA UCAG
ser
met
eller
start
Figur 7. Den genetiske kode for DNA og RNA.
thr
ile
met
eller
start
arg
gln
his
Tema 2
DNA
RNA
Transkription
mRNA
Protein
Translation
Figur 8. Oversigt over proteinsyntesen.
Tema 2
Gen
Promotor
Exon
Intron
Exon
Intron
Figur 9. DNA med introns og exons, samt promotor og terminator.
Terminator
Tema 2
Kerne
Cytoplasma
Transkription
Translation
Ribosom
rRNA
CGAGCUGUCAAUCAGGGCACGAUCUCG
UUAGUC
mRNA
RNA
asn
val
ala
arg
DNA
CAG
snRNA
gln
CCG
tRNA
gly
Aminosyre
Figur 10. Translation.
Tema 2
Cellemembran
Cellevæg
Bakterie-DNA
mRNA
Ribosom
5’’
Nydannet aminosyrekæde
(protein)
Figur 11. Proteinsyntese hos prokaryot.
Tema 2
Organisme
Kromosomtal
Huskat
38
Hund
78
Ræv
34
Hest
64
Æsel
62
Svin
40
Ko
60
Husmus
40
Menneske
46
Gorilla
48
Orangutang
48
Høne
78
Alligator
32
Salamander
24
Bananflue
8
Husflue
12
Kartoffel
48
Tomat
24
Sojabønne
40
Ris
24
Majs
20
Slangetungeart (en bregne)
Frytleart (en halvgræs)
1320
6
Figur 12. Organismers kromosomtal.
Tema 2
Et STR (Short Tandem Repeat) eksempel kunne være dette
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
A
T
T
C
G
A
T
T
C
G
A
T
T
C
G
T
A
A
G
C
T
A
A
G
C
T
A
A
G
C
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Pi
Her er ATTCG basesekvensen gentaget tre gange
Figur 13. STR.
D
Pi
D
Pi
D
Pi
D
Tema 2
16
Hc
H
15
13
13
21
24
26
28
31
32
35
Figur 14. Mangedobling af CAG-sekvensen på kromosom 4.
Tema 2
Gruppe I – Dobbeltstrenget DNA-virus (dsDNA)
•
•
•
•
•
Adenoviridae
Herpesviridae (skoldkopper, mononukleose)
Papillomaviridae
Papovaviridae (fodvorter)
Poxviridae (kopper)
Gruppe II – Enkeltstrenget DNA-virus (ssDNA)
• Nanoviridae
• Parvoviridae (lussingesyge/5. børnesygdom)
Gruppe III – Dobbeltstrenget RNA-virus (dsRNA)
• Reoviridae
Gruppe IV – Positivt polariseret enkeltstrenget RNA-virus (+ssRNA)
• Togaviridae (røde hunde og gul feber)
• Coronaviridae (fugleinfluenza)
• Picornaviridae (polio)
Gruppe V – Negativt polariseret enkeltstrenget RNA-virus (-ssRNA)
•
•
•
•
Rhabdoviridae (hundegalskab)
Orthomyxoviridae (influenza A, B og C)
Paramyxoviridae (Newcastle disease, fåresyge og mæslinger)
Filoviridae (Ebola og Marburg-feber)
Gruppe VI – Reverstranskriberende enkeltstrenget RNA-virus (ssRNA-RT)
• Retrovirus (hiv)
Gruppe VII – Reverstranskriberende dobbeltstrenget DNA-virus (dsDNA-RT)
• Hepatitis B (smitsom leverbetændelse)
Figur 15. De syv virusgrupper.
Tema 2
Bakterier
Archaea
Eukaryoter
Halobakterier
Entamoeba
Purpurbakterier Gram-negative bakterier
Methanobakterier
Thermoproteus
Thermoplasma
Pyrodictium Methanokokker
Cyanobakterier
Flavobakterier
Thermokokker
Methanopyrus
Skimmelsvampe
Dyr
Svampe
Planter
Ciliater
Flagellater
Thermotoga
Microsporidier
Aquifex
Diplomonader
Fælles stamfar
Figur 16. Fylogenetisk træ.
Tema 2
Første cyklus
Anden cyklus
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
DNA-molekyle
Primer
3’
5’
3’
5’
5’
3’
Osv.
5’
3’
3’
5’
Ved ca. 90 ˚C bliver
DNA delt i to enkeltstrenge
Temperaturen sænkes
til ca. 60 ˚C
Primere hæfter sig på
de to enkeltstrenge, og
DNA-polymerase
tilkobler frie nucleotider. Resultatet er to
DNA bestående af en
ny og en gammel
streng
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
Temperaturen hæves til
ca. 90 ˚C, og DNA
adskilles i enkeltstrenge
Figur 18. Princippet i PCR-teknikken.
3’
3’
5’
Temperaturen sænkes
til ca. 60 ˚C, og DNA
bliver dobbeltstrenget
vha. primere og
DNA-polymerase og
frie nucleotider
Processen fortsætter
ved at hæve og sænke
temperaturen til man
har en stor mængde af
de samme DNA
Tema 2
G
A
T
C
C
BamHI
G
G
C
C
T
A
G
A
A
T
T
C
EcoRI
G
G
C
T
T
A
A
A
G
C
T
T
HindIII
A
A
T
T
C
G
A
Figur 21. Restriktionsenzymer klipper ved forskellige
palindromiske sekvenser.
Tema 2
Negativ pol -
Størrelses- 1
markør
2
3
Påsætningsbrønde
DNA-stykkernes
vandringsretning
Store DNA-stykker
Små DNA-stykker
Positiv pol
+
Figur 22. Gelelektroforese.
Tema 2
Skabelonstreng
5’ T G A A T G C T C G A T A A A G T G 3’
3’ A C T T A C G A G C T A T T T C A C 5’
Smeltning
Strengen denaturerer
5’ T G A A T G C T C G A T A A A G T G 3’
TGAA TG
Primer
Fluorescerende ddTTP,
ddCTP, ddATP, ddGTP
3’ A C T T A C G A G C T A T T T C A C 5’
DNA-polymerase
dGTP, dCTP, dATP, dTTP
TGAA TGC T CGA T
AC T T ACGAGC T A T T T CAC
TGAA TGC T C
TGAA TGC T CGA T AA
TGAA TGC T CGA T A AAG
Figur 23. DNA-sekventering.
Tema 2
Art 1
Art 2
Smeltekurver
% enkeltstrenget DNA
100
Smeltning
Ts
50
0
70 80 90 °C
Hybridisering
Hybrid-DNA
% enkeltstrenget DNA
100
Smeltning
Ts
50
0
70 80 90 °C
Figur 24. DNA-hybridisering.
Tema 2
Kunstigt RNA
mRNA
Ribosom
Transkription
Translation
DNA
Protein
Figur 26. Antisense-teknik.
Aminosyrer
Tema 2
Cellemembran
dsRNA
Cellen tilføres dobbeltstrenget RNA der er
komplementært til det
man vil slukke
Dicer-enzym
Dicer-enzymet klipper
dsRNA i stykker til
siRNA
RISC tilføres udefra eller
aktiveres af cellen selv.
RISC
siRNA
RISC kobler sig til
siRNA
Aktivt RISC-kompleks
RISC spalter siRNA til
enkeltstrenget RNA
mRNA
Nedbrudt mRNA
Figur 27. RISC.
Det aktive RISCkompleks binder sig
til mRNA fra det gen
man vil ’slukke’
Enzymerne i RISCkomplekset nedbryder
mRNA så der ikke bliver
dannet noget protein
Tema 2
Kombineret mikroelektrode og mikropipette
1
RNA eller DNA
3
RNA eller DNA
Celler
Cellekerne
Cellemembran med
midlertidige porer
2
Elektriske impulser
+
-
4
Celle med lukket cellemembran
og optaget RNA eller DNA
Figur 29. Elektroporation.

Cellernes kemi DNA og DNA-teknikker

Transcription

Similar documents

Søren Iversen slides - moving

HENT PDF - Christian Steffensen

Carbonhydrider

FRAVÆRSSTATISTIK 2015

Stillings- og funktionsbeskrivelse for

Emneuge 47 mål og indhold

Den "lille forskel"

Informerende artikel (pdf)

Syntetiske efterligninger af DNA og RNA kan blive en

Tabel 17.pdf - Ordbogen.com

ANSØGNINGSKRAV TIL ANIMATIONSINSTRUKTØR

ingeniøruddannelser ved Aarhus universitet

Kompendium til plasmidoprensning

Dagslys og sundt indeklima til erhverv og boliger med flade tage

KORT NYT - Scient - Københavns Universitet

Kapitel 1 - Ordbogen.com

Det syntetiske farvestof methylenblåt har spillet en vigtig

Pjece MARK MAX PLATINUM, Gracos bedste elektriske

Dansk fiskeris udnyttelse af discardforbuddet