Moderne genteknologi Celler som fabrikker

DNA og gener: Cellernes sprogkode Alle organismer på Jorden styres biologisk af deres gener - en særlig kode i DNA-molekylet. DNA kan beskrives som et simpelt fire-bogstavsalfabet, der kan bruges til at skrive ord (gener – opskrifter) DNA kan forstås ens på tværs af de forskellige livsformer, fx bakterier, fugle, mennesker og svampe!

Hvorfor gener? Hele meningen med generne er, at de skal bruges som instruktion til dannelsen af forskellige proteiner. Hvert gen koder for et protein Det er proteinerne, der udfører de vigtige opgaver i cellerne. De omdanner stoffer, giver signaler og struktur i cellerne blandt meget andet. Det er på den måde, generne er afgørende for vores biologiske udvikling og arv. DNA er det sprog, cellerne er styret af.

Nukleotiderne gør forskellen ml. os DNA-strengene er bygget op af blot fire forskellige nukleotider, der hedder adenin (A), thymin (T), cytosin (C) og guanin (G). Forskellen på nukleotiderne er de kemiske grupper kaldt baserne Det er deres forskellige indbyrdes rækkefølger i DNA-kæden, der afgør hvilket protein, de vil kode for. Tre nukleotider indeholder opskriften på 1 aminosyre Aminosyre + aminosyre + …….. = protein I princippet kunne man tage en elefants DNA, bytte rundt på nukleotiderne og få det samme DNA som i en mus! Menneskets DNA består af tre mia. nukleotider fordelt i 23 par af kromosomer (DNA-stykker).

Genregulering Ud over disse proteinkodende gener (exons) deltager de øvrige DNA-områder bl.a. i den vigtige regulering af generne. Alle celler indeholder jo organismes samlede mængde DNA med alle gener (genom), der rummer funktioner, som bestemt ikke skal udtrykkes hele tiden. Generne skal derfor reguleres (tændes og slukkes). Det er bl.a. derfor vi ikke danner øjenpigment i tungen, selvom tungens celler bærer de samme gener som øjet. Kræft er en sygdom som opstår, når nogle bestemte geners regulering forstyrres.

Det centrale dogme Cellen bruger DNA i to processer: Replikation (mitose, meiose) Transkription (proteinsyntese). DNA  omskrives til mRNA  oversættes til protein

Proteinsyntesen DNA  omskrives til mRNA  oversættes til protein transkription translation DNA RNA Dobbeltstrenget Enkeltstrenget Deoxyribose-nukleotider Ribose-nukleotider Bruger thymin (T) Bruger uracil (U)

Denne første del af vejen for udtrykket af et gen begynder i transkriptionen med, at forskellige aktiverende proteiner (transkriptionsfaktorer) binder til området lige inden selve den proteinkodende del af DNA'et. Dette bindingsområde kaldes en promoter.

Translationen begynder på mRNA-stengen ved startcodonet AUG, som har den tilhørende aminosyre methionin (Met). Translationen hjælpes af et stort molekyle, der kaldes et ribosom.

RNAs roller

Hvad sker der med proteinerne?

Animation PP interaktivt Arbejdsark

Genteknologi gør det muligt at ændre i generne Da DNA er opbygget ens i alle organismer, gør genteknologi det muligt at undersøge, aflæse og flytte gener rundt mellem vidt forskellige organismer. Genteknologien rummer et væld af værktøjer Gensplejsning: Indsættelse af et fremmed gen i en mikroorganisme kan bruges til at skabe cellefabrikker af fx gærceller, der producerer store mængder medicinske proteiner såsom humant insulin til sukkersygepatienter. Derfor kan vi få cellefabrikker til at producere proteiner, som vi selv har udvalgt. Antisense/knockout: Ud over at indsætte nye gener kan man slukke eller slette udvalgte gener, som måske har uønskede eller ukendte virkninger. Ved at slette et ukendt gen i en celle, kan man studere, hvordan cellen reagerer, hvis den kan overleve uden. Dermed kan man prøve at forstå genets normale funktion i cellen. Sekvensering: Blandt andre kraftfulde værktøjer i genteknologien er metoden til at aflæse DNA og analysere det på en computer. Mikrochips kan fx bruges til hurtig og effektiv sammenligning af gener, som mistænkes for at spille en rolle i sygdomme.