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Können sich Monozellen oder andere Organismen selbst replizieren?

Können sich Monozellen oder andere Organismen selbst replizieren?


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Ich habe eine Frage dazu, wie sich Organismen selbst replizieren, um einen anderen Organismus zu erschaffen,

Wir wissen, dass wir in der Tierherrschaft einen Mann und eine Frau brauchen, die ein neues Wesen hervorbringen.

Was ich wissen möchte ist, ob es einen Mikroorganismus gibt, der ohne einen Partner der gleichen Art einen anderen erzeugen kann? und in diesem Fall, wie kann dieser Organismus das tun?

hoffe meine frage war klar!

Vielen Dank!


Die kurze Antwort ist Jawohl, gibt es Einzeller, die sich ohne einen anderen "Partner" vermehren können. Das wohl bekannteste Beispiel sind Bakterien.

Was du sprichst ist bekannt als asexuelle Reproduktion. Bei Bakterien ist der Prozess bekannt als Zellteilung, wo ein Bakterium (bekannt als das Mutterzelle) teilt sich in zwei Organismen (bekannt als Tochterzellen). Diese beiden Zellen werden genetisch identisch sein (mit Ausnahme jeglicher Mutationen) mit der Elternzelle, da es keine Kombination (mangels eines besseren Begriffs) von DNA gegeben hat, wie dies bei der sexuellen Fortpflanzung der Fall ist.

Der Vorgang funktioniert genauso wie in Zellen in vielzelligen Organismen, wie dem Menschen: DNA "entwickelt" sich (wiederum mangels eines besseren Begriffs) im Zentrum der Zelle, komplementäre Basen werden zu jedem der jetzt getrennten Stränge (Adenin mit Thymin, Guanin mit Cytosin), die anderen Teile der Zelle werden dupliziert, und nach und nach spaltet sich das Bakterium in zwei Teile. Der Prozess kann sehr schnell sein, verglichen mit den neun Monaten, die Menschen im Mutterleib verbringen.

Die asexuelle Fortpflanzung ist jedoch nicht nur bei einzelligen Organismen möglich. Während es in Bakterien weit verbreitet (und leicht) ist, vermehren sich einige mehrzellige Organismen ungeschlechtlich. Einige Pflanzen sind in der Lage oder dies über Selbstbestäubung, und es gab einige (wenn auch ziemlich zweifelhafte) Berichte über bestimmte "gewöhnliche" Tiere, die sich ungeschlechtlich fortpflanzen.

Die ungeschlechtliche Fortpflanzung hat Vor- und Nachteile. Ein Vorteil liegt auf der Hand: kein Mate nötig. Solange ein Organismus über genügend Energie und Nährstoffe verfügt, um sich fortzupflanzen, kann er dies tun. Außerdem ist der Prozess schnell und einfach. Es gibt jedoch einige Nachteile. Der große ist, dass es keine Rekombination aus mehreren DNA-Quellen gibt – das heißt, der resultierende Organismus wird (wiederum, Mutationen ausgenommen) genau die gleichen Gene wie sein Elternteil haben – zum Guten oder zum Schlechten. Wenn ein sich ungeschlechtlich fortpflanzender Organismus einen Defekt aufweist, der es ihm immer noch ermöglicht, sich fortzupflanzen, besteht die Möglichkeit, dass seine Nachkommen diesen Defekt haben.

Einige Quellen:

http://plato.acadiau.ca/courses/biol/Microbiology/Replication.htm

http://www.yourarticlelibrary.com/biology/asexual-reproduction-in-animals-characteristics-occurrence-and-types/11727/

http://www.mpipks-dresden.mpg.de/~mbsffe09/talks/Krug.pdf

http://www.britannica.com/EBchecked/topic/498542/reproduktion


Selbstreplikation

Selbstreplikation ist jedes Verhalten eines dynamischen Systems, das zur Konstruktion einer identischen oder ähnlichen Kopie seiner selbst führt. Biologische Zellen vermehren sich in geeigneten Umgebungen durch Zellteilung. Während der Zellteilung wird DNA repliziert und kann während der Reproduktion an die Nachkommen weitergegeben werden. Biologische Viren können sich replizieren, aber nur, indem sie die Fortpflanzungsmaschinerie von Zellen durch einen Infektionsprozess kontrollieren. Schädliche Prionproteine ​​können sich replizieren, indem sie normale Proteine ​​in Schurkenformen umwandeln. [1] Computerviren reproduzieren sich unter Verwendung der bereits auf Computern vorhandenen Hard- und Software. Die Selbstreplikation in der Robotik ist ein Forschungsgebiet und ein Thema von Interesse in der Science-Fiction. Jeder sich selbst replizierende Mechanismus, der keine perfekte Kopie (Mutation) erstellt, wird genetische Variationen erfahren und Varianten seiner selbst erzeugen. Diese Varianten werden einer natürlichen Selektion unterliegen, da einige in ihrer aktuellen Umgebung besser überleben als andere und sie auszüchten.


Andere Organellen

Neben dem Zellkern besitzen eukaryotische Zellen viele andere Organellen, darunter das endoplasmatische Retikulum, den Golgi-Apparat, Vesikel, Vakuolen und Zentriolen.

Endoplasmatisches Retikulum

Die Endoplasmatisches Retikulum (ER) (Plural, Reticuli) ist ein Netzwerk von Phospholipidmembranen, die hohle Röhren, abgeflachte Blätter und runde Säcke bilden. Diese abgeflachten, hohlen Falten und Säcke werden Zisternen genannt. Das ER hat zwei Hauptfunktionen:

  • Transport: Moleküle wie Proteine ​​können sich im ER von Ort zu Ort bewegen, ähnlich wie auf einer intrazellulären Autobahn.
  • Synthese: Ribosomen, die an ER gebunden sind, bilden ähnlich wie nicht gebundene Ribosomen Proteine. Lipide werden auch im ER produziert.

Es gibt zwei Arten des endoplasmatischen Retikulums, das raue endoplasmatische Retikulum (RER) und das glatte endoplasmatische Retikulum (SER).

  • Raues endoplasmatisches Retikulum ist mit Ribosomen besetzt, was ihm ein "raues" Aussehen verleiht. Diese Ribosomen produzieren Proteine, die dann aus dem ER in kleinen Beuteln transportiert werden, die als Transportvesikel bezeichnet werden. Die Transportvesikel klemmen die Enden des ER ab. Das raue endoplasmatische Retikulum arbeitet mit dem Golgi-Apparat zusammen, um neue Proteine ​​an ihre richtigen Bestimmungsorte in der Zelle zu transportieren. Die Membran des RER ist kontinuierlich mit der äußeren Schicht der Kernhülle.
  • Glattes endoplasmatisches Reticulum hat keine daran befestigten Ribosomen und hat daher ein glattes Aussehen. SER hat viele verschiedene Funktionen, von denen einige die Lipidsynthese, die Speicherung von Calciumionen und die Entgiftung von Medikamenten umfassen. Glattes endoplasmatisches Retikulum kommt sowohl in tierischen als auch in pflanzlichen Zellen vor und erfüllt in jeder unterschiedliche Funktionen. Der SER besteht aus Tubuli und Vesikel, die sich zu einem Netzwerk verzweigen. In einigen Zellen gibt es erweiterte Bereiche wie die Säcke von RER. Glattes endoplasmatisches Retikulum und RER bilden ein miteinander verbundenes Netzwerk.

Bild des Kerns, des endoplasmatischen Retikulums und des Golgi-Apparats und wie sie zusammenarbeiten. Der Sekretionsprozess von endoplasmatischen Retikuli zum Golgi-Apparat wird gezeigt.

Golgi-Apparat

Die Golgi-Apparat ist eine große Organelle, die normalerweise aus fünf bis acht becherförmigen, membranbedeckten Scheiben besteht, die Zisternen genannt werden, wie in . gezeigt Abbildung Oben. Die Zisternen sehen ein bisschen aus wie ein Stapel entleerter Luftballons. Der Golgi-Apparat modifiziert, sortiert und verpackt verschiedene Substanzen zur Sekretion aus der Zelle oder zur Verwendung innerhalb der Zelle. Der Golgi-Apparat befindet sich in der Nähe des Zellkerns, wo er Proteine ​​modifiziert, die in Transportvesikeln vom RER geliefert wurden. Es ist auch am Transport von Lipiden durch die Zelle beteiligt. Teile der Golgi-Membran werden abgeschnürt, um Vesikel zu bilden, die Moleküle durch die Zelle transportieren. Man kann sich den Golgi-Apparat ähnlich wie ein Postamt vorstellen, der "Artikel" verpackt und etikettiert und dann an verschiedene Teile der Zelle schickt. Sowohl pflanzliche als auch tierische Zellen besitzen einen Golgi-Apparat. Pflanzenzellen können bis zu mehrere hundert Golgi-Stapel aufweisen, die über das Zytoplasma verstreut sind. In Pflanzen enthält der Golgi-Apparat Enzyme, die einige der Zellwand-Polysaccharide synthetisieren.

Vesikel

EIN Vesikel ist ein kleines, kugelförmiges Kompartiment, das durch mindestens eine Lipiddoppelschicht vom Zytosol getrennt ist. Viele Vesikel werden im Golgi-Apparat und im endoplasmatischen Retikulum oder aus Teilen der Zellmembran hergestellt. Vesikel aus dem Golgi-Apparat sind zu sehen in Abbildung Oben. Da es vom Zytosol getrennt ist, kann der Raum innerhalb des Vesikels chemisch vom Zytosol verschieden gemacht werden. Vesikel sind grundlegende Werkzeuge der Zelle für die Organisation des Stoffwechsels, des Transports und der Speicherung von Molekülen. Vesikel werden auch als chemische Reaktionskammern verwendet. Sie lassen sich nach Inhalt und Funktion klassifizieren.

  • Vesikel transportieren sind in der Lage, Moleküle zwischen Orten innerhalb der Zelle zu bewegen. Beispielsweise transportieren Transportvesikel Proteine ​​vom rauen endoplasmatischen Retikulum zum Golgi-Apparat.
  • Lysosomen sind Vesikel, die vom Golgi-Apparat gebildet werden. Sie enthalten starke Enzyme, die die Zelle abbauen (verdauen) können. Lysosomen bauen schädliche Zellprodukte, Abfallstoffe und Zelltrümmer ab und verdrängen sie dann aus der Zelle. Sie verdauen auch eindringende Organismen wie Bakterien. Lysosomen bauen auch Zellen ab, die zum Absterben bereit sind, ein Prozess, der als Autolyse bezeichnet wird.
  • Peroxisomen sind Vesikel, die mit Sauerstoff giftige Stoffe in der Zelle abbauen. Im Gegensatz zu Lysosomen, die vom Golgi-Apparat gebildet werden, replizieren sich Peroxisomen selbst, indem sie größer werden und sich dann teilen. Sie kommen häufig in Leber- und Nierenzellen vor, die Schadstoffe abbauen. Peroxisomen sind nach dem Wasserstoffperoxid (H2Ö2), die beim Abbau organischer Verbindungen entstehen. Wasserstoffperoxid ist giftig und wird wiederum zu Wasser (H2O) und Sauerstoff (O2) Moleküle.

Vakuolen

Vakuolen sind membrangebundene Organellen, die sekretorische, exkretorische und Speicherfunktionen haben können. Viele Organismen verwenden Vakuolen als Speicherbereiche und einige Pflanzenzellen haben sehr große Vakuolen. Vesikel sind viel kleiner als Vakuolen und dienen dem Transport von Materialien sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle.

Centriolen

Centriolen sind stäbchenförmige Strukturen aus kurzen Mikrotubuli. Jedes Zentriol besteht aus neun Gruppen von drei Mikrotubuli. Zwei senkrechte Zentriolen bilden die Zentrosom. Zentriolen sind sehr wichtig bei der Zellteilung, wo sie die mitotischen Spindeln anordnen, die das Chromosom während der Mitose auseinanderziehen.


Antworten und Antworten

Dies scheint eher eine biologische Frage zu sein und hat nichts mit Quantenphysik zu tun. Soll ich diesen Thread in unser Biologie- und Medizinforum verschieben?

Das bloße Katalogisieren der Teile, aus denen das Leben besteht, reicht nicht aus, um Leben zu erschaffen. Gibt es zum Beispiel einen großen Unterschied in der Zusammensetzung zwischen einem Körper 5 Sekunden vor dem Tod und 5 Sekunden nach dem Tod?

Stellen Sie sich das Leben aus mathematischer Sicht als eine Reihe nichtlinearer Differentialgleichungen vor (z. B. zur Beschreibung von Stoffwechselreaktionen innerhalb einer Zelle). Unter bestimmten Anfangsbedingungen können Sie eine Dynamik erhalten, die zu einem stationären Gleichgewicht (d. h. einer toten Zelle) tendiert, gegenüber einigen Anfangsbedingungen, die zyklische Lösungen ergeben, die sich in Bewegung halten (d. Zu verstehen, wie man das Leben gestaltet, ist genauso wichtig, diese dynamischen Prozesse zu verstehen, wie die benötigten Teile zu katalogisieren.

Es gibt definitiv Computeranstrengungen, um das Leben zu modellieren, obwohl die Forscher immer noch daran arbeiten, diese Modelle an bekannten Organismen zum Laufen zu bringen. Weitere Diskussionen finden Sie in diesem PF-Thread:
https://www.physicsforums.com/threads/computer-model-of-a-bacterium.622587/

Gánti stellt die Hypothese auf (oder hat es ursprünglich getan) 3 autokatalytische chemische Zyklen, jeweils einen für: Grundstoffwechsel, Membranmolekülsynthese und Replikation seiner Montageanweisungen (wie DNA oder RNA).
Es besteht (für mich) keine offensichtliche Notwendigkeit, dass alle drei Zyklen zu Beginn des Lebens autokatalytisch sein müssen. Es scheint, als ob ein autokatalytischer Stoffwechselzyklus in der Lage sein sollte, die anderen beiden anzutreiben.

Es ist nicht klar, wo in diesem mehrstufigen Prozess die Schwelle zwischen Leben und Noch-Nicht-Leben liegt.

Testsysteme wurden aus Amphiphilen (Molekülen mit einem veränderten hydrophilen Ende und einem ungeladenen lipophilen Ende) umschlossenen Kompartimenten hergestellt, die Nukleinsäuren enthielten. Wenn die Nukleinsäuren repliziert wurden, teilten sich die Vesikel. Hier ist eine aktuelle Ref. diesen Ansatz verwenden. Dies scheint dem von Ihnen erwähnten Ansatz nahe zu kommen.
Dies ist keine künstliche Zelle, sondern nur ein Modellsystem einer Zelle. Es fehlt der Stoffwechsel, der notwendig ist, um sich selbst zu erhalten, und die Fähigkeit, seine eigenen Montageanweisungen zu replizieren, aber es verbindet die Nukleinsäurereplikation mit der Vesikelteilung.


3. Dawkins&rsquo-Ansicht

Richard Dawkins führte die Unterscheidung zwischen Replikatoren und Fahrzeugen in seinem Das egoistische Gen (1976). Für seine Zwecke fand Dawkins den Gegensatz zwischen Genen und Organismen zu restriktiv und spezifisch. Alle sind sich einig, dass Gene Replikatoren sind, aber Gene sind möglicherweise nicht die einzigen Replikatoren. Dawkins argumentierte auch, dass möglicherweise umfassendere Entitäten als einzelne Gene auch als Replikatoren fungieren könnten. Zumindest sollte die Möglichkeit nicht außer Acht gelassen werden. Daher hat Dawkins &ldquoreplicator&rdquo als umfassenderen und allgemeineren Begriff als &ldquogen&rdquo übernommen. In Der erweiterte Phänotyp er definierte einen Replikator als &ldquo alles im Universum, von dem Kopien gemacht werden&rdquo (Dawkins 1982b: 83). Er führte auch den Begriff „Fahrzeug&rdquo für die von Replikatoren produzierten Einheiten ein, die diesen Replikatoren helfen, ihre Zahl zu erhöhen, indem sie effektiv mit ihrer Umgebung interagieren. Diese Unterscheidung kann entweder in Bezug auf Entitäten oder Prozesse ausgedrückt werden. Laut Dawkins funktionieren Replikatoren bei der Replikation, während Fahrzeuge bei der Interaktion mit der Umwelt funktionieren.

3.1 Gene als Replikatoren

Ein langjähriger Streit in der Evolutionsbiologie betrifft die Ebenen, auf denen Selektion stattfinden kann (Bourrat 2015c, 2015b, 2016 Brandon 1996 Kerr & Godfrey-Smith 2002 Keller 1999 Lloyd 1988 Okasha 2006, 2016 Sober & Wilson 1998 Williams 1966) [siehe Eintrag zu Einheiten und Auswahlebenen]. Einige Autoren sehen diesen Streit in Bezug auf die Ebenen, auf denen eine Replikation stattfinden kann. Andere Autoren gehen davon aus, dass die Ebene des Selektionsstreits die Umweltinteraktion betrifft und bestehen darauf, dass die Umweltinteraktion auf verschiedenen Ebenen stattfinden kann, von einzelnen Genen, Zellen und Organismen bis hin zu Kolonien, Demen und möglicherweise ganzen Arten. Organismen interagieren sicherlich mit ihrer Umgebung auf eine Weise, die die Übertragung ihrer Gene beeinflusst, aber auch Einheiten, die sowohl weniger integrativ sind als ganze Organismen (z. B. Samenzellen) als auch integrativer (z. B. Bienenstöcke) sind.

Dawkins argumentierte, dass die Replikation in biologisch Evolution findet ausschließlich auf der Ebene des genetischen Materials statt. Der Begriff &ldquoreplication&rdquo bezieht sich in erster Linie auf das Kopieren, und Gene sind die sich selbst replizierenden Moleküle der Biologie. Einige Kritiker (z. B. Lewontin 1991: 48) interpretierten dies so, dass ein DNA-Strang, der auf einem Objektträger platziert wurde, möglicherweise von selbst zu replizieren beginnt. Natürlich hat noch kein Biologe eine solche Ansicht vertreten. Gene replizieren sich zwar selbst, aber nur mit Hilfe hochkomplizierter molekularer Maschinen. Die Bedeutung dieser Maschinerie ist jedoch zu oft unbemerkt geblieben. Wenn wir auf einem Fotokopierer kopieren, interessieren wir uns natürlich für die Texte, Abbildungen oder einfach nur Gekritzel, die auf diesen Blättern erscheinen. Uns interessiert nicht, wie der Kopierer funktioniert, selbst wenn er es tut alle die Arbeit.

In Dawkins' frühen Schriften spielten Replikatoren und Fahrzeuge unterschiedliche, aber komplementäre und gleichermaßen wichtige Rollen bei der Auswahl, aber als er seine Sicht auf den Evolutionsprozess verfeinerte, wurden Fahrzeuge immer weniger grundlegend. Anfangs begnügte sich Dawkins damit, den Organismus von seinem Ehrenplatz in der Biologie zu entthronen. Es ist ein wichtiger Fokus der Umweltinteraktion, aber auch andere Entitäten, sowohl unterhalb als auch oberhalb der organismischen Ebene, können als Vehikel fungieren. In späteren Schriften ging Dawkins jedoch noch weiter und argumentierte, dass phänotypische Merkmale für die Evolution durch natürliche Selektion wirklich wichtig sind und dass sie unabhängig von ihrer Organisation in Vehikeln behandelt werden können. Darüber hinaus sollten Merkmale wie Spinnennetze als Teil des Phänotyps der Spinne angesehen werden. Daher betitelte Dawkins sein zweites Buch Der erweiterte Phänotyp (Dawkins 1982b).

Dawkins hat seine Faszination für Fahrzeuganpassungen nie verloren, eine Faszination, die seine Kritiker als panglossischen Adaptationismus verunglimpfen. Er füllte seine Bücher mit anpassungsfähigen Szenarien, von denen einige stärker von Daten gestützt wurden als andere, aber aus der Perspektive der Struktur der Evolutionstheorie hielt er Replikatoren für viel wichtiger als Fahrzeuge. Zum Beispiel argumentierte Dawkins ausführlich, dass Anpassungen immer zum Wohle von Replikatoren und nicht von Fahrzeugen sind (Lloyd 1992), siehe Eintrag zu Einheiten und Auswahlebenen. Fahrzeuge Ausstellungsstück diese Anpassungen, aber letztendlich müssen alle Anpassungen sein erklärbar in Bezug auf Veränderungen der Genfrequenzen. So überrascht es nicht, wenn Dawkins (1994: 617) verkündet, dass er den Begriff "Fahrzeug" nicht "geprägt" habe, um ihn zu loben, sondern zu begraben". So verbreitet Organismen auch sein mögen, so eindeutig die kausalen Rollen, die sie bei der Selektion spielen, auch sein mögen, der Hinweis auf sie kann und muss bei jeder einleuchtenden Charakterisierung der Selektion im evolutionären Prozess weggelassen werden. Obwohl Dawkins alles andere als genetisch bedingt ist Determinist, er ist sicherlich genetisch bedingt reduktionistisch. Ob Reduktionismus selbst gut oder schlecht ist, ist eine strittige Frage (Sarkar 1998).

Laut Dawkins haben Replikatoren drei grundlegende Eigenschaften&mdashLanglebigkeit, Fruchtbarkeit und Kopiertreue. Langlebigkeit bedeutet Langlebigkeit des Gens Typ in Form von Kopien durch Abstammung (Dawkins 1982b: 84 Hull 1980), obwohl die Stabilität der Gene Token ist in der Definition in . enthalten Das egoistische Gen (1976: 18). Kein Gen als physischer Körper hält so lange. Bei der Mitose verliert ein Gen bei jeder Replikation die Hälfte seiner Substanz. Was Bestand hat, sagt er, ist nicht die Entität selbst, sondern die in ihrer Struktur enthaltene Information. Es sind diese Informationen, die mit so hoher Wiedergabetreue kopiert werden. Mutationen treten auf, aber bei sehr niedrigen Frequenzen. Trotzdem müssen bei einigen Organismen die Mutationsraten zu hoch sein, da sich Mechanismen entwickelt haben, die solche Fehler suchen und reparieren. Der Genotyp ist daher ein Informationsbegriff, der der aristotelischen Form entspricht. Der Typ ist der Form der Token in der Dawkins-Ansicht.

Eine Quelle für Variationen in Genen von Sexualorganismen, die Mutationen ergänzen, ist Crossover. Paare von homologen Chromosomen reihen sich bei Meiose, Crossover und Rekombination nebeneinander auf. Bei DNA-Abschnitten, in denen unterschiedliche Allele vorkommen, kann dies zu einer Informationsänderung führen. Je kürzer die betroffene DNA-Strecke ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass ein Crossover auftritt und sich die Botschaft ändert. Dawkins appelliert an eine solche Demontage von Entitäten, um gegen Organismen zu argumentieren, die als Replikatoren fungieren. In Sexualorganismen werden Organismen selbst auseinandergerissen und in jeder Generation wiederholt zusammengesetzt (Caporael 2003). Wenn langen DNA-Abschnitten durch Abstammung die notwendige Identität fehlt, um als Replikatoren zu fungieren, dann fehlt sie den Sexualorganismen sicherlich. Für asexuelle Organismen ist jedoch eine andere Erklärung zu geben, da sie ihre Gesamtstruktur von Generation zu Generation weitgehend unverändert weitergeben. Zum Beispiel R. A. Fisher in seinem Die genetische Theorie der natürlichen Selektion (Fisher 1930) betrachtete das gesamte genetische Komplement asexueller Organismen als ein einziges Gen, und diese Ansicht wurde seitdem von Zeit zu Zeit wiederholt. Laut Dawkins können Gene, und nur Gene, als Replikatoren in der biologischen Evolution fungieren. Wie groß diese genetischen Einheiten sind, hängt unter anderem von der Prävalenz des Geschlechts, der Häufigkeit von Crossover- oder lateralen Gentransfers und der Intensität der Selektion ab.

Gäbe es Sex, aber kein Crossing-over, wäre jedes Chromosom ein Replikator, und wir sollten von Anpassungen zum Wohl des Chromosoms sprechen. Wenn es kein Geschlecht gibt, können wir ebenso das gesamte Genom eines asexuellen Organismus als Replikator behandeln. Aber der Organismus selbst ist kein Replikator. (Dawkins 1982a: 95)

Dawkins lieferte zwei Gründe dafür, dass Organismen nicht in der Lage waren, als Replikatoren zu fungieren. Die erste ist die, die er verwendet, um evolutionäre Gene abzugrenzen. Wie bei langen DNA-Abschnitten werden Organismen zu leicht und häufig aufgebrochen, um als Replikationseinheiten angesehen zu werden. Ein zweiter Grund ist, dass sie Veränderungen in ihrer Struktur nicht weitergeben können, obwohl einige phänotypische Veränderungen zu einem Generationswechsel führen können. Eigentlich, etwas epigenetische Mechanismen werden nachweislich über Generationen hinweg weitergegeben (Jablonka & Raz 2009 siehe den Beitrag zu Vererbungssystemen). Die Menge an DNA, die als Replikator zählt, variiert sicherlich, aber laut Dawkins funktioniert nichts umfassenderes als das genetische Material als Replikatoren in der biologischen Evolution.

In Das egoistische Gen, obwohl Dawkins wollte, dass seine Definition des Gens der von Williams (1966) &ldquoevolutionary gene&rdquo nahe kommt, ist es nicht ganz so:

Ein Gen ist definiert als jeder Teil des chromosomalen Materials, der potentiell genügend Generationen überdauert, um als Einheit der natürlichen Selektion zu dienen. (Dawkins 1976: 30)

Während die Williams-Definition substratneutral ist, ist Dawkins' rsquo explizit chromosomal und DNA-basiert. Wo sich William&rsquos &ldquogen&rdquo auf bezieht irgendein Dawkins' Gen hingegen ist an die DNA gebunden, was später von Stent (1977), einem damals einflussreichen Molekularbiologen, heftig kritisiert wurde.

Nach Dawkins' Rechnung müssen die Grenzen der Gene nicht unbedingt scharf sein. Es müssen auch nicht alle Gene gleich lang sein. Je größer der Selektionsdruck, desto kleiner das Gen. Auf der grundlegendsten Ebene findet die Selektion zwischen alternativen Allelen statt, die sich am gleichen Locus befinden.

Was ein Gen betrifft, so sind seine Allele seine tödlichen Rivalen, aber andere Gene sind nur ein Teil seiner Umgebung, vergleichbar mit Temperatur, Nahrung und Raubtieren oder Gefährten. (Dawkins 1976: 40)

Allele können nicht miteinander kooperieren, sondern nur konkurrieren. Hier kommt das &ldquoselfish&rdquo im &ldquoselfish-Gen&rdquo ins Spiel. Laut Dawkins (1976: 95) ist das egoistische Gen nicht nur ein physisches Stück DNA. Es handelt sich um „alle Repliken eines bestimmten DNA-Stücks, die auf der ganzen Welt verbreitet sind&rdquo (für eine aktuelle Verteidigung eines ähnlichen Ansatzes siehe Haig 2012). Daher bilden Gene keine Klassen von raumzeitlich nicht verwandten Individuen, sondern Bäume. Es müssen Nachbildungen sein. Aber es reicht nicht, eine Replik zu sein. Die lineare Wiederholung des “gleichen Gens&rdquo in Form von mehreren hundert Kopien ist durchaus üblich. Diese Replikate befinden sich jedoch nicht gleichzeitig Ort. Obwohl sie in der Struktur identisch sind, konkurrieren diese Gene nicht in der Weise miteinander, wie dies bei Allelen am gleichen Locus möglich ist. Im einfachsten und grundlegendsten Sinne konkurrieren Allele mit alternativen Allelen am gleichen Locus. Alle anderen Arten von Konkurrenz und Kooperation sind lediglich Extrapolationen aus diesem fundamentalen Sinn der allelischen Konkurrenz. Auch wenn Gene in der embryologischen Entwicklung auf sehr komplizierte Weise miteinander kooperieren können, können sie bei der Replikation als "getrennt und verschieden" behandelt werden. In der Entwicklung vermischen sich die Wirkungen der Gene. Bei der Replikation vermischen sich Replikatoren nicht.

3.2 Rumpfinterakteure

Dawkins führte die allgemeinen Begriffe Replikator und Vehikel ein, so dass die Selektion nicht ausschließlich auf die genbasierte biologische Evolution beschränkt sein muss. Wie die vorangegangene Diskussion zeigt, wurden seine späteren Revisionen seiner allgemeinen theoretischen Ansichten jedoch stark von der traditionellen Perspektive der Gene und Organismen beeinflusst. Gene enthalten die Informationen, die notwendig sind, um Organismen und ihre Anpassungen zu produzieren. Gene „umgeben&ldquo in Organismen und „leiten” Wie Dawkins sie beschreibt, sind Fahrzeuge relativ diskrete Einheiten, die Replikatoren „beherbergen&rdquo und die als Maschinen angesehen werden können, die programmiert sind, um die Replikatoren, die in ihnen fahren, zu erhalten und zu verbreiten. Obwohl diese Begriffe für die Beziehungen zwischen Genen und Organismen geeignet sein mögen, stören sie eine allgemeinere Analyse von Replikation und Selektion. Was bei der Auswahl wirklich zählt, ist, dass Entitäten auf verschiedenen Organisationsebenen so mit ihrer Umgebung interagieren, dass die relativen Häufigkeiten der relevanten Replikatoren zunehmen. Die eigentliche Kausalkette, die Replikatoren und Fahrzeuge verbindet, muss nicht auf die Entwicklung beschränkt sein.

Zum Beispiel argumentiert Dawkins ausführlich, dass Gene und nur Gene als Replikatoren in der biologischen Evolution fungieren können. Er fügt hinzu, dass „alle Anpassungen der Erhaltung der DNA-DNA selbst dienen&rdquo (Dawkins 1982a: 45). Aber die DNA selbst weist Anpassungen auf. Jeder, der viel Zeit damit verbracht hat, die molekulare Struktur der DNA zu untersuchen, stellt schnell fest, dass sie für die Replikation geeignet ist. Darüber hinaus sind die Proliferation von Junk-DNA, Transposons und meiotischer Antrieb drei Beispiele, bei denen die einzigen Phänotypen, die von Bedeutung sind, phänotypische Eigenschaften von Genen sind (Brandon 1996 Sterelny 1996: 388). Dawkins' Charakterisierungen von Replikatoren, Vehikeln und den Beziehungen zwischen den beiden sind zu eng mit Genen, Organismen und Entwicklung verbunden. DNA kann sich sicherlich selbst replizieren, aber sie kann auch als „Fahrzeug&rdquo fungieren, obwohl sie nicht für sich selbst codieren, herumreiten oder lenken kann. Zusammenfassend ist eine allgemeinere Charakterisierung der Selektion erforderlich, eine Charakterisierung, die nicht davon ausgeht, dass der einzige kausale Zusammenhang zwischen Replikatoren und Vehikeln die Entwicklung vom Embryo bis zur Reife ist. Eine solche Verallgemeinerung wurde von Hull (1980, 1981, 1988) angeboten, der vorgeschlagen hat, dass der relevante Begriff "Interaktor" und nicht "Fahrzeug" ist, da Interaktoren kausale und aktive Einheiten sind, während Fahrzeuge passive Einheiten sind.


Verbreitung der Fakten über Viren

Es gibt 219 Virusarten, von denen bekannt ist, dass sie den Menschen infizieren können. Das erste entdeckte war das Gelbfiebervirus 1901 von Walter Reed. Noch immer werden jedes Jahr drei bis vier neue Arten gefunden, das ist nichts zu verachten! 1

Was sind Viren?

Die meisten Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass Viren keine lebenden Viren sind, sondern eine komplexe Ansammlung organischer Materie, die sich selbst replizieren kann. Sie bestehen meist aus einer Hülle aus Proteinen, die im Inneren entweder DNA oder RNA mit Enzymen zur Replikation und Manipulation ihres genetischen Materials enthält.

Viren sind überall in unserer Umwelt. Von der Nahrung, die wir essen, bis zur Luft, die wir atmen, nehmen wir jede Sekunde Millionen von Viren auf (klingt beängstigend, ist aber normal). Einige Viren können Bakterien abtöten, während andere andere, gefährlichere Viren bekämpfen können. Wie schützende Bakterien (Probiotika) haben wir also mehrere Viren in unserem Körper, die keine Krankheiten verursachen. Tatsächlich sind Virusinfektionen in jungen Jahren ein wichtiger Bestandteil des Aufbaus eines starken Immunsystems.

Leider richten viele Viren ihren Wirten großen Schaden an, von einer Erkältung bis hin zu schweren Erkrankungen wie dem schweren akuten Atemwegssyndrom (SARS).

Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Viren?

  • Sie haben keine organisierte Zellstruktur
  • Sie haben keinen Zellkern
  • Sie wandeln Nahrung nicht in Energie um
  • Sie haben typischerweise ein oder zwei DNA- oder RNA-Stränge
  • Sie sind mit einer schützenden Proteinhülle namens Capsid . bedeckt
  • Sie sind inaktiv, wenn sie sich nicht in einer lebenden Zelle befinden, sind jedoch aktiv, wenn sie sich in einer anderen lebenden Zelle befinden
  • Sie können sich nicht ohne die Hilfe eines Wirts vermehren
  • Sie sind kleiner als Zellen (Sie benötigen ein Elektronenmikroskop, um sie zu sehen)

Wissenswertes über Viren

  • Die meisten Wissenschaftler klassifizieren Viren nicht als Lebewesen. Dies bedeutet, dass es sich nicht um Bakterien, Pilze, Protisten, Pflanzen oder Tiere handelt. Kann jemand sagen, "Identitätskrise!"?
  • Sie können einen Virus nicht als Prokaryonten oder Eukaryonten klassifizieren, es ist keine Zelle.
  • Das Wort "virus" kommt vom lateinischen "virulentus" und bedeutet "giftig"
  • Ein Virus, das RNA anstelle von DNA enthält, wird manchmal als Retrovirus bezeichnet. Retro&hellipgroovy!
  • Viren sind sehr spezifisch oder wählerisch in Bezug auf die Arten von Zellen, denen sie nachgehen (d. h. HIV verfolgt Immunzellen, was uns sehr anfällig für Infektionen macht).

Wie übernehmen Viren Zellen?

Ein Virus muss irgendeine Art von Zelle infizieren. Zellen stellen Proteine ​​her, replizieren DNA und speichern Ressourcen. Das macht sie zu perfekten Wirten für Viren. Einige Wirte werden dazu verleitet, das Virus als Nahrungspartikel zu erkennen, yech!

Viren übernehmen die Zellen lebender Organismen, indem sie ihnen ihr Erbgut injizieren. Dann verwenden sie die Zelle, um mehr Viren zu produzieren und mehr Zellen zu übernehmen. Sie verwandeln gesunde Zellen in virusproduzierende Zombies!

Das Virus verwendet sein Kapsid, das mit kleinen molekularen Rezeptoren bedeckt ist, um an die Membran einer Zelle zu binden und sich mit ihr zu verbinden, die der Teil ist, der bestimmt, welche Zellen ein Virus infizieren kann. Sobald sich dieses Virus an eine Zelle anheftet, injiziert es entweder seine DNA oder seine RNA, je nachdem, welche Art von genetischem Material es hat. Die Zelle nimmt dieses genetische Material und beginnt, den Anweisungen zu folgen. Die Virenfabrik ist fertig!

Warum sind Viren so gefährlich?

Wenn Viren in Körperzellen eindringen und sich zu vermehren beginnen, machen sie den Wirt krank. Viren verursachen viele Krankheiten.

Die Zelle verwendet ihre eigenen Ressourcen, um Kopien zu erstellen. Es wird zu einem unwissenden Bauern im kranken Spiel des Virus und zur lytischen Phase. Die Zelle macht so viele Kopien des Virus, dass die Zellmembran reißen, explodieren und lysieren kann! Schlimmer noch, jetzt verlassen diese neuen Viruskopien die Zelle, infizieren andere Zellen und wiederholen den Vorgang.

Einige Viren können für längere Zeit in Wirtszellen ruhen und keine offensichtlichen Veränderungen in ihren Wirtszellen verursachen. Das ist ein hinterhältiger kleiner Mistkerl! Wenn sich die Wirtszelle also repliziert, repliziert sie unwissentlich auch das DNA-Material des Virus&hellipthe lysogen Phase. Wenn dieses ruhende Virus dann ausgelöst wird (durch Stress, Chemikalien, UV-Strahlung oder andere Reize), tritt es auch in das destruktive ein lytisch Phase.

Beispiele für Viren

Es gibt viele Viren, die Menschen infizieren und krank machen können. Eine der häufigsten ist die Influenza, bei der Menschen an Grippe erkranken. Andere durch Viren verursachte Krankheiten sind Pocken, Erkältung, Windpocken, Gürtelrose, Herpes, Kinderlähmung, Tollwut, Ebola, Hanta-Fieber und AIDS.

Heute haben wir die Roman (neue) Coronavirus-Krankheit (COVID-19). Coronaviren sind eine große Familie von Viren, die bei Menschen und vielen verschiedenen Tierarten vorkommen, darunter Kamele, Rinder, Katzen und Fledermäuse. Zwei bekannte Stämme heißen SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) und MERS (Middle East Respiratory Syndrome). COVID-19 ist ein neu entdeckter Stamm des Coronavirus. Durch genetische Selektion verändern sich Viren ständig. Sie unterliegen subtilen genetischen Veränderungen durch Mutation und großen genetischen Veränderungen durch Rekombination. Mutation tritt auf, wenn ein Fehler in das virale Genom eingebaut wird. Rekombination tritt auf, wenn koinfizierende Viren genetische Informationen austauschen, wodurch ein Roman Virus. 2

Wie verbreiten sich Viren?

Viren sind mikroskopisch klein und leicht. Sie können durch die Luft schweben, im Wasser überleben oder sogar auf der Hautoberfläche. Viren können von einer Person zur anderen durch Händeschütteln, Berühren von Speisen, Teilen von Getränken oder durch die Luft übertragen werden, wenn eine Person hustet oder niest. Deshalb sind das Bedecken des Mundes mit einem Taschentuch oder des Ellbogens beim Husten oder Niesen und das Händewaschen so wirkungsvolle Mittel, um uns alle vor Krankheit zu schützen!

Viren können auch durch Insektenstiche, Tiere oder durch schlechte Nahrung übertragen werden.

Zoonose ist der Begriff, der verwendet wird, um ein Virus zu beschreiben, das sich von nicht-menschlichen Tieren auf den Menschen ausbreitet. Sie haben wahrscheinlich schon von Vogelgrippe und Schweinegrippe gehört, sie sind Zoonosen. Während viele Viren Spezies kreuzen können, kann nur etwa die Hälfte davon vom Menschen übertragen werden, und nur die Hälfte davon kann gut genug übertragen werden, um einen Ausbruch auszulösen.

Wie werden Viren behandelt?

Medikamente wie Antibiotika werden verwendet, um Bakterien wie E. coli abzutöten, bei denen es sich um Lebewesen handelt. Aber wenn Sie eine Erkältung oder eine andere Virusinfektion haben, können Sie die Symptome behandeln, aber Ärzte können wenig tun, um das eigentliche Virus zu behandeln. In den meisten Fällen bekämpft das Immunsystem unseres Körpers die Infektion. Wissenschaftler haben Impfstoffe entwickelt, die unserem Körper helfen, eine Immunität gegen ein bestimmtes Virus aufzubauen. Ein Beispiel für einen Impfstoff ist die Grippeimpfung. Die Grippeimpfung hilft dem Körper, seine eigenen Abwehrkräfte gegen die Grippe, sogenannte Antikörper, zu entwickeln.

The curious minds in your classroom will have a lot to chew on when they investigate the complex world of viruses. There are good viruses and bad ones scientists are researching the virus's role in gene therapy and pest control, for example. The good news is that it's not all bad news.

PS this viral message is safe to spread.

    U.S. National Library of Medicine - National Institutes of Health. Human viruses: discovery and emergence (2012)
  1. Medical Microbiology - 4th edition. Chapter 43, Viral Genetics W. Robert Fleischmann, Jr.

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Life As We Know It Nearly Created in Lab

One of life's greatest mysteries is how it began. Scientists have pinned it down to roughly this:

Some chemical reactions occurred about 4 billion years ago — perhaps in a primordial tidal soup or maybe with help of volcanoes or possibly at the bottom of the sea or between the mica sheets — to create biology.

Now scientists have created something in the lab that is tantalizingly close to what might have happened. It's not life, they stress, but it certainly gives the science community a whole new data set to chew on.

The researchers, at the Scripps Research Institute, created molecules that self-replicate and even evolve and compete to win or lose. If that sounds exactly like life, read on to learn the controversial and thin distinction.

Know your RNA

To understand the remarkable breakthrough, detailed Jan. 8 in the early online edition of the journal Wissenschaft, you have to know a little about molecules called RNA and DNA.

DNA is the software of life, the molecules that pack all the genetic information of a cell. DNA and the genes within it are where mutations occur, enabling changes that create new species.

RNA is the close cousin to DNA. More accurately, RNA is thought to be a primitive ancestor of DNA. RNA can't run a life form on its own, but 4 billion years ago it might have been on the verge of creating life, just needing some chemical fix to make the leap. In today's world, RNA is dependent on DNA for performing its roles, which include coding for proteins.

If RNA is in fact the ancestor to DNA, then scientists have figured they could get RNA to replicate itself in a lab without the help of any proteins or other cellular machinery. Easy to say, hard to do.

But that's exactly what the Scripps researchers did. Then things went surprisingly further.

'Immortalized'

Specifically, the researchers synthesized RNA enzymes that can replicate themselves without the help of any proteins or other cellular components, and the process proceeds indefinitely. "Immortalized" RNA, they call it, at least within the limited conditions of a laboratory.

More significantly, the scientists then mixed different RNA enzymes that had replicated, along with some of the raw material they were working with, and let them compete in what's sure to be the next big hit: "Survivor: Test Tube."

And now and then, one of these survivors would screw up, binding with some other bit of raw material it hadn't been using. Hmm. That's exactly what life forms do .

When these mutations occurred, "the resulting recombinant enzymes also were capable of sustained replication, with the most fit replicators growing in number to dominate the mixture," the scientists report.

The "creatures" — wait, we can't call them that! — evolved, with some "species" winning out.

"It kind of blew me away," said team member Tracey Lincoln of the Scripps Research Institute, who is working on her Ph.D. "What we have is non-living, but we've been able to show that it has some life-like properties, and that was extremely interesting."

Knocking on life's door

Lincoln's advisor, professor Gerald Joyce, reiterated that while the self-replicating RNA enzyme systems share certain characteristics of life, they are not life as we know it.

"What we've found could be relevant to how life begins, at that key moment when Darwinian evolution starts," Joyce said in a statement.

Joyce's restraint, clear also on an NPR report of the finding, has to be appreciated. He allows that some scientists familiar with the work have argued that this is life. Another scientist said that what the researchers did is equivalent to recreating a scenario that might have led to the origin of life.

Joyce insists he and Lincoln have not created life: "We're knocking on that door," he says, "but of course we haven't achieved that."

Only when a system is developed in the lab that has the capability of evolving novel functions on its own can it be properly called life, Joyce said. In short, the molecules in Joyce's lab can't evolve any totally new tricks, he said.


Gemeinsames Flashcard-Set

When was first evidence of prokaryotic cells thought to be from (years)?

These cells led to evolution of multicellular organisms

ich. All organisms composed of cells

ii. Cells come from pre-existing cells

ii. Works in both living and dead specimens

iii. Cannot use live specimens

(transmission electron microscope)

1. Ultracentrifuge - spins samples @ high speed

- separates into layers based on density

- supernatant - liquid above pellet (extracted)

1. Studies properties of cells in vitro

2. Cells grown in sterile culture media in petri dishes

Surrounded by nuclear membrane.

Copmplex of DNA and protein that make up chromosomes.

Exists as long, thin strands in non-dividing cell. Non visible w/ light microscope.

Allows large molecules thru (mRNA is an example)

Site of protein synthesis.

They are free floating in cytoplasm, but attached to ER.

Membranous system of channels throughout the cytoplams

Rough ER - site of protein synthesis

Smooth ER - site of steroid hormone synthesis

site of steroid hormone synthesis

connects Rough ER to Golgi Apparatus

carries out detoxyfication (find lots in liver)

Is a stack of flattened membranes surrounded by vesicles

Packages and modifies proteins produced by rough ER

Secretes packages to other parts of cell or to cell membrane (for export)

transface - used for shipping

cisface - used for receiving

Sacs of hydrolytic enzymes

Breaks down and recycles cell parts

Pre-programmed cell destruction/ cell suicide

*like in fetus webbed hands

Lysosomal storage diseases

Tay-Sach's - inactive/lack of lipid digestive enzmye, impairs brain

Pompe's disease - glycogen accumulates in liver due to lack of polysaccharide digestion enzyme

- Converts H2O2 into water and O atoms

- detoxify alcohol in liver

site of cellular respiration

more active the cell, more active the mitochondria - ie cardiac muscle

two membranes, outer and cristae (inner)

-cristae is folded, increases surface area for respiration

Contain own DNA, can self replicate

Vesicles are tiny vacuoles

Freshwater protists are contractile vacuoles, pump water out

found only in plants/algae

- have own DNA, can self replicate

-store starch, found in roots or tubers

- store carotenoid pigments

ich. network of protein filaments

ii. Gives shape, moves cell, anchors organelles to membrane

- hollow make up cilia/flagella

-C+F "9 around 2" arrangement

-9 microtubules around 2 single microtubules

-seperate chromosomes during mitosis/meiosis

enable animal cells to form cleavage furrow

ameboid movement - psuedopod formation

muscle contraction = actin-myosin sliding filaments

Centrosome: region near nucleus each made of 2 centrioles

Centrioles: 9 sets of triplet microtubules in a ring (like spindle fibers)

Used in cell replication in only animal cells

Connected by radial spokes

Anchored by basal body, which is structurally identical to a centriole

9 doublets cross-linked by dynein arms (protein)

plant/algae cell wall = cellulose

prokaryote c.w. = polysaccharides

used for protection, shape, regulation

- immediately outside c.w., produced 1st

-wood (btwn plasma membrane and primary)

Glycoproteins - proteins covalently bonded to carb

Collagen - 50% of protein in human body, only made in animals

Fibronectin - binds to receptor proteins in plasma membrane called integrins (cell commun.?)


12 Reasons To Know Why DNA is Better than RNA

1. DNA is more stable than RNA

The structure of the DNA is made up of two strands. Each strand is composed of many nucleotides. Therefore it’s said a polynucleotide.

Each nucleotide is made up of a Deoxyribose Pentose Sugar, a Nitrogenous Base, and a Phosphate group.

The structure of the DNA is very stable due to the presence of strong covalent bonds between pentose sugar, and hydrogen bonds between nitrogenous bases of the two strands.

Moreover, in the structure, if you see the hydrogen bonds are strengthened and protected from solvent hydration by the hydrophobic stacking of the bases. Thus, giving the double-strand huge stability.

And moreover, the deoxyribose pentose sugar in the backbone of each DNA strand does not have a hydroxyl group (OH) on the 2′ position. This also makes it even more stable as compared to RNA.

2. DNA is a better chemical unit of heredity than RNA

Heredity simply means the transferring of physical or mental characteristics genetically from one generation to another.

But, what makes heredity possible? It’s the presence of DNA, not RNA because DNA can make RNA.

DNA due to its ability of replication and super packaging can compress itself.

It is mostly seen during the cell division when the DNA and its genetic information get packed/compressed in the form of chromosomes and get passed to the next generation.

Moreover, DNA due to its double-strand nature is highly stable and protected. And, this keeps the genetic information preserved and better protected for a longer period of time as compared to that of RNA.

DNA is the long-term storage of information that is good for heredity.

Till today, DNA is carrying the genetic information from generation after generation, as it was passed by our ancestors with little modifications in it.

So, that’s why it is said that DNA is a better chemical unit of heredity than RNA.

3. DNA mutates slower than RNA

The mutation is a permanent alteration in the DNA base sequence of a person, such that the sequence differs from what is found in most people or from its parents.

What’s so interesting is that DNA stability doesn’t allow itself to mutate rapidly. RNA being unstable can mutate rapidly.

In our DNA, slow mutations occur over a lifetime, changing the sequence of bases: A, C, G, and T a little bit. This results in changes in the proteins that are made during gene expressions a little bit.

Mutations can occur during DNA replication if errors are made and not corrected in time.

But, the interesting thing is that the DNA proofreading and repair mechanisms save the DNA from being mutated very fast if somehow enough mutation has occurred. This helps keeps the genes intact with only fewer changes.

This is one big advantage of DNA that mutation occurs slowly as the DNA molecule is very stable. And also the DNA proofreading and repair mechanisms are always in an active mode to protect it.

This is good for evolution as evolution supports slow mutational changes.

4. DNA has smaller grooves than RNA

Another awesome thing about DNA in terms of molecular biology is that DNA has smaller grooves (both major and minor), which makes it harder for enzymes to “attack.”

But, if you compare this with RNA then you’ll find that RNA has larger grooves, which makes it easier to be “attacked” by enzymes.

As the double-helix of DNA is very stable, the destructive enzymes cannot get enough place to cut or cleave the DNA. Moreover, the grooves are small so they don’t get enough space to attach to the DNA as well.

Another interesting thing is that the smaller grooves of DNA can be taken by the protective enzymes which don’t give enough space for the destructive ones to do their job.

This makes DNA better and protects structure more and more and so keep the genetic information intact.

5. DNA can self-replicate, RNA is synthesized from DNA

Another important advantage of the DNA double helix is that DNA can replicate itself because of its complementary base pairing between the two strands of polynucleotide chains.

This ensures that when the DNA strands separate to replicate and so an exact copy is created.

DNA needs to be replicated because we get only one copy of DNA from each of our parents via. gametes. The gametes when unite to fertilize and form a zygote then the one maternal and one paternal DNA copies get stored in the zygote.

The zygote has the only DNA (diploid) of the offspring. Now, when the zygotes divide to form an embryo, that only diploid DNA is copied from one cell to another as it is necessary for every cell to get the DNA copies of both of the parents.

This is only possible because the DNA can self-replicate of its own. And when the need arises for gene expression, the replicated DNA creates mRNA which then creates the proteins.

So, that’s one reason why it is said that DNA can self-replicate, and RNA is synthesized from DNA which is actually a very big advantage.

6. DNA is stable in alkaline conditions, RNA isn’t so much stable

The absence of (OH) hydroxyl group on the 2′ position of Deoxyribose Pentose sugar makes DNA more stable than RNA as it cannot give free hydrogen at high pH alkaline solution.

Unlike DNA, the presence of (OH) hydroxyl group on the 2′ position of Ribose Pentose sugar in RNA can give up a hydrogen ion to the solution at high pH alkalinity, creating a highly reactive alkoxide ion that attacks the phosphate group holding two neighboring nucleotides together.

This results in the breakdown of RNA while enjoying the remarkable stability of DNA in high alkaline pH.

As healthy cells have a slightly alkaline internal environment with a pH of around 7.2. Therefore, the stability of DNA in an alkaline solution makes it better than RNA.

Moreover, histones that are present in DNA are alkaline (basic) in nature. The highly basic nature of histones not only helps in the DNA-histone interactions but also contributes to their water solubility in an alkaline environment as well.

7. DNA is double-stranded, RNA is single-stranded

DNA being double-stranded has a lot of advantages to it, as compared to that of RNA.

The double-stranded structure of the DNA can coil and super-coil of its own to fit within a size inside the living cell’s nucleus. This allows the DNA to be tightly packed inside the chromosome.

The double-stranded structure of the DNA can also facilitate proper self-replication to form more DNA copies, and also causes proper transcription to form mRNA.

Another advantage is that the balance between the covalent bonds and the hydrogen bonds makes the DNA very stable by stabilizing the various physical and chemical interactions within itself and its surroundings.

Moreover, it gives the ability to the DNA to be more water-soluble in nature. And also, it doesn’t allow the DNA structure to mutate rapidly.

Considering these above factors, DNA due to its double-stranded structure is much better than the RNA which is single-stranded.

8. DNA is a long polymer, RNA is a short polymer

Both DNA and RNA are polymers of nucleotides. The thing is that DNA is a long polymer, whereas RNA is a short polymer.

A single DNA polymer in each chromosome can have four types of nucleotides repeated billions of times. That’s how long a DNA polymer can be.

Whereas, a single RNA polymer can have four types of nucleotides repeated hundreds to thousands of times. That’s how small an RNA polymer is as compared to the DNA polymer.

The requirement for a long DNA polymer is very necessary as the DNA needs to contain the whole set of genetic information the living body needs to have and inherit.

Whereas, it is okay for the RNA to be a short polymer as the RNA is only synthesized from the long DNA polymer when needed to code for a particular protein or when needed to do other jobs in the cell.

So, that’s why DNA being a long polymer is an advantage over RNA.

9. DNA determines genetic coding

Genetic Code is the sequence of nucleotides in deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA) that determines the amino acid sequence for the formation of proteins.

So when the DNA is inherited from the parents, the nucleotide sequence that is the genetic coding of the offspring is represented the same as that of the parent. No genetic coding RNA is inherited in any means.

DNA is considered the supreme and the prime one because the genetic code is presented in the DNA first in any living organisms (excluding viruses).

The genetic code is protected in the DNA, and this code is translated to the mRNA version, which then only, can be translated to proteins whenever the need arises.

So, we can say that DNA determines genetic coding and the RNA simply transcribes what is provided by the DNA.

That’s another reason why DNA is better than RNA.

10. DNA is directly responsible for metabolic activities, evolution, heredity, variation, and differentiation

DNA is directly responsible for metabolic activities, evolution, heredity, variation, and differentiation. Let’s understand why.

The DNA contains the genetic information of any living organism. It contains the information to run all the cellular metabolic activities.

Moreover, the DNA also contains the evolutionary details of any living organism encoded in it. Till today, DNA is carrying the genetic information from generation after generation, as it was passed by our ancestors.

Our chromosomes are inherited from our mother and father and this process has been continuing generation after generation. The chromosomes are always made up of DNA.

The property of the recombination of two sections of DNA (genes) via. crossing-over indicates hows the variation takes place when the genes are passed from one generation to the other. This literally shows the variation and differentiation of each and every person from each other.

If DNA is directly then, RNA is indirectly responsible for metabolic activities, evolution, heredity, variation, and differentiation of the living organisms.

As, RNA is synthesized from the DNA and does what the DNA directs it to do.

11. DNA makes genes and chromosomes

DNA not just has the coiling capacity but the supercoiling capacity as well. This is what makes DNA stand apart from the RNA.

Chromosomes are made up of very long DNA strands that are wrapped around proteins.

In other words, Chromosome is the supercoiled, tightly packaged, and compressed structure of long DNA strands.

If you talk about the order of packaging, then DNA→Genes→Chromosome. This means that DNA coils itself to make Genes, and Genes further supercoils itself to produce Chromosomes.

A supercoiled DNA molecule is smaller in size than a chromosome. It’s because a chromosome is made up of a long chain of DNA molecules that can have about 249 million DNA building blocks (base pairs).

12. DNA is able to express the information when needed

Remembered the Central Dogma of Molecular Biology. It states the two-step process properly viz. transcription and translation, by which the information in genes flows into proteins: DNA→RNA→Protein.

It proves the genetic nature of DNA and shows how DNA is able to self-replicate and transcript to mRNA.

mRNA with the use of ribosomes and tRNA is able to translate the required proteins in the process further.

It shows that genetic information cannot be transferred among proteins, or from proteins to nucleic acids.

And that, only DNA is able to express itself whenever needed by producing mRNA and then the required proteins.


Hauptreferenz

Das Watson-Crick-Modell der DNA-Struktur schlug mindestens drei verschiedene Wege vor, wie sich DNA selbst replizieren könnte. Die Experimente von Matthew Meselson und Franklin Stahl zum Bakterium Escherichia coli schlug 1958 vor, dass sich DNA semikonservativ repliziert. Meselson und

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…Ursprung des Lebens kann dieser komplexe Replikations- und Transkriptionsapparat nicht in Betrieb gewesen sein. Ein grundlegendes Problem bei der Entstehung des Lebens ist die Frage nach dem Ursprung und der frühen Evolution des genetischen Codes.

Nukleinsäuren

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