Специфичният носител на генетичната информация във всички организми е нуклеиновата киселина, известна като ДНК, съкратено от дезоксирибонуклеинова киселина. ДНК е двойна спирала, две молекулни намотки, увити една около друга и химически свързани една с друга чрез връзки, свързващи съседни бази. Всяка дълга спираловидна спирала на ДНК има гръбнак, който се състои от последователност от редуващи се захари и фосфати. Към всяка захар е прикрепена „основа“, състояща се от азотсъдържащото съединение аденин, гуанин, цитозин или тимин. Всяко „стъпало“ на захарна фосфатна основа се нарича нуклеотид. Настъпва много съществено сдвояване "един към един" между основите, което осигурява връзката на съседни спирали. След като бъде посочена последователността на основите по една спирала (половината стълба), се определя и последователността по другата половина. Специфичността на сдвояването на основите играе ключова роля в репликацията на ДНК молекулата. Всяка спирала прави идентично копие на другата от молекулни градивни елементи в клетката. Тези събития на репликация на нуклеинова киселина се медиират от ензими, наречени ДНК полимерази. С помощта на ензими в лабораторията може да се получи ДНК.

британика

Клетката, независимо дали е бактериална или ядрена, е минималната единица живот. Много от основните свойства на клетките са функция на техните нуклеинови киселини, техните протеини и взаимодействията между тези молекули, ограничени от активни мембрани. В ядрените области на клетките има меланж от усукани и преплетени фини нишки, хромозомите. Хромозомите по тегло се състоят от 50–60 процента протеин и 40–50 процента ДНК. По време на клетъчното делене, във всички клетки, с изключение на тези на бактериите (и някои предци протести), хромозомите показват елегантно хореографирано движение, разделящо се така, че всяко потомство на оригиналната клетка получава еднакъв набор от хромозомни материали. Този модел на сегрегация отговаря във всички подробности на теоретично предсказания модел на сегрегация на генетичния материал, подразбиращ се от основните генетични закони (вж. Наследствеността). Хромозомната комбинация от ДНК и протеините (хистон или протамин) се нарича нуклеопротеин. Известно е, че ДНК, лишена от неговия протеин, носи генетична информация и определя подробности за протеините, произведени в цитоплазмата на клетките; протеините в нуклеопротеина регулират формата, поведението и дейността на самите хромозоми.

Другата основна нуклеинова киселина е рибонуклеиновата киселина (РНК). Неговата въглеродна захар е малко по-различна от тази на ДНК. Тиминът, една от четирите основи, изграждащи ДНК, се замества в РНК с основния урацил. РНК се появява в едноверижна форма, а не в двойна. Протеините (включително всички ензими), ДНК и РНК имат странно взаимосвързана връзка, която изглежда повсеместна във всички организми на Земята днес. РНК, която може да се възпроизвежда, както и код за протеин, може да е по-стара от ДНК в историята на живота.

Обща химия

Много други общи черти съществуват сред организмите на Земята. Само един клас молекули съхранява енергия за биологични процеси, докато клетката не използва това; всички тези молекули са нуклеотидни фосфати. Най-често срещаният пример е аденозин трифосфат (АТФ). За много различната функция на съхранението на енергия се използва молекула, идентична на един от градивните блокове на нуклеиновите киселини (както ДНК, така и РНК). Метаболитно повсеместните молекули - флавин аденин динуклеотид (FAD) и коензим А - включват субединици, подобни на нуклеотидните фосфати. Богатите на азот пръстенови съединения, наречени порфирини, представляват друга категория молекули; те са по-малки от протеините и нуклеиновите киселини и често срещани в клетките. Порфирините са химичните основи на хема в хемоглобина, който пренася молекули кислород през кръвния поток на животните и възлите на бобовите растения. Хлорофилът, основната молекула, медиираща поглъщането на светлина по време на фотосинтеза при растения и бактерии, също е порфирин. Във всички организми на Земята много биологични молекули имат една и съща „ръка“ (тези молекули могат да имат както „лява“, така и „дясна ръка“), които са огледални изображения на всяка друга; вижте по-долу Най-ранните живи системи). От милиардите възможни органични съединения, по-малко от 1500 са използвани от съвременния живот на Земята и те са изградени от по-малко от 50 прости молекулни градивни блока.

Освен химията, клетъчният живот има някои общи супрамолекулни структури. Организмите, толкова разнообразни като едноклетъчната парамеция и многоклетъчните панди (в техните сперматозоидни опашки), например, притежават малко бичковидни придатъци, наречени реснички (или биччета, термин, който се използва и за напълно несвързани бактериални структури; правилният родов термин е ундулиподия) . Тези „движещи се клетъчни косми“ се използват за задвижване на клетките през течност. Структурата на напречното сечение на undulipodia показва девет двойки периферни тръби и една двойка вътрешни тръби, направени от протеини, наречени микротубули. Тези тубули са направени от същия протеин като този в митотичното вретено, структурата, към която са прикрепени хромозомите в клетъчното делене. Няма непосредствено очевидно селективно предимство на съотношението 9: 1. По-скоро тези общи черти показват, че няколко функционални модела, базирани на обща химия, се използват отново и отново от живата клетка. Основните отношения, особено когато не съществува очевидно селективно предимство, показват, че всички организми на Земята са свързани и произхождат от много малко общи клетъчни предци - или може би един.

Режими на хранене и генериране на енергия

Химическите връзки, които изграждат съединенията на живите организми, имат определена вероятност от спонтанно разпадане. Съответно съществуват механизми, които възстановяват тази повреда или заместват счупените молекули. Освен това, щателният контрол, който клетките упражняват върху своята вътрешна дейност, изисква непрекъснат синтез на нови молекули. Процесите на синтез и разграждане на молекулярните компоненти на клетките се наричат ​​колективно метаболизъм. За да може синтезът да изпревари термодинамичните тенденции към разрушаване, енергията трябва непрекъснато да се подава към живата система.