Свойства днк и рнк таблица – Сравнительная характеристика ДНК и РНК (таблица)

2.3.4. Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты

2.3.4. Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1868 г. швейцарским ученым Ф. Мишером.
В организмах существует несколько видов нуклеиновых кислот, которые встречаются в различных органоидах клетки – ядре, митохондриях, пластидах.
К нуклеиновым кислотам относятся ДНК, и-РНК, т-РНК, р-РНК.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

  – линейный полимер, имеющий вид двойной спирали, образованной парой антипараллельных комплементарных (соответствующих друг другу по конфигурации) цепей. Пространственная структура молекулы ДНК была смоделирована американскими учеными Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 г.
Мономерами ДНК являются нуклеотиды.
Каждый нуклеотид ДНК состоит из пуринового (А – аденин или Г – гуанин) или пиримидинового (Т – тимин или Ц – цитозин) азотистого основания, пятиуглеродного сахара  – дезоксирибозы и фосфатной группы.
Нуклеотиды в молекуле ДНК обращены друг к другу азотистыми основаниями и объединены парами в соответствии с

правилами комплементарности: напротив аденина расположен тимин, напротив гуанина – цитозин. Пара А – Т соединена двумя водородными связями, а пара Г – Ц – тремя. При репликации (удвоении) молекулы ДНК водородные связи рвутся и цепи расходятся и на каждой из них синтезируется новая цепь ДНК. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками.
Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК определяет ее специфичность, а также специфичность белков организма, которые кодируются этой последовательностью. Эти последовательности индивидуальны и для каждого вида организмов, и для отдельных особей.
Пример:
дана последовательность нуклеотидов ДНК: ЦГА – ТТА – ЦАА.
На информационной РНК (и-РНК) будет синтезирована цепь ГЦУ – ААУ – ГУУ, в результате чего выстроится цепочка аминокислот: аланин – аспарагин – валин.
При замене нуклеотидов в одном из триплетов или их перестановке этот триплет будет кодировать другую аминокислоту, а, следовательно изменится и белок, кодируемый данным геном. Изменения в составе нуклеотидов или их последовательности называются

мутацией.

Рибонуклеиновая кислота (РНК)

  – линейный полимер, состоящий из одной цепи нуклеотидов. В составе РНК тиминовый нуклеотид замещен на урациловый (У). Каждый нуклеотид РНК содержит пятиуглеродный сахар – рибозу, одно из четырех азотистых оснований и остаток фосфорной кислоты.
Синтезируются РНК в ядре. Процесс называется транскрипция — это биосинтез молекул РНК на соответствующих участках ДНК; первый этап реализации генетической информации в клетке, в процессе которого последовательность нуклеотидов ДНК «переписывается» в нуклеотидную последовательность РНК. 
Молекулы РНК формируются на матрице, которой служит одна из цепей ДНК, последовательность нуклеотидов в которой определяет порядок включения рибонуклеотидов по принципу комплементарности. РНК-полимераза, продвигаясь вдоль одной из цепей ДНК, соединяет нуклеотиды в том порядке, который определен матрицей. Образовавшиеся молекулы РНК называют

транскриптами. 
Виды РНК.
Матричная   или информационная  РНК. Синтезируется в ядре при участии фермента РНК-полимеразы. Комплементарна участку ДНК, на котором происходит синтез. Ее функция – снятие информации с ДНК и передача ее к месту синтеза белка – на рибосомы. Составляет 5% РНК клетки.
Рибосомная РНК  – синтезируется в ядрышке и входит в состав рибосом. Составляет 85% РНК клетки.
Транспортная РНК – транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка. Имеет форму клеверного листа и состоит из 70—90 нуклеотидов.

Аденозинтрифосфорная кислота – АТФ

– представляет собой нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, в двух из которых запасается большое количество энергии. При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты освобождается 40 кДж/моль энергии.  Способность запасать такое количество энергии делает АТФ ее универсальным источником. Синтез АТФ происходит в основном в митохондриях.

Таблица. Функции нуклеотидов в клетке.

Таблица. Сравнительная характеристика ДНК и РНК.

Тематические задания.

Часть А

А1. Мономерами ДНК и РНК являются
1) азотистые основания
2) фосфатные группы
3) аминокислоты
4) нуклеотиды

А2. Функция информационной РНК:
1) удвоение информации                           
2) снятие информации с ДНК
3) транспорт аминокислот на рибосомы  
4) хранение информации

А3. Укажите вторую цепь ДНК, комплементарную первой: АТТ – ГЦЦ – ТТГ

1) УАА – ТГГ – ААЦ          
3) УЦЦ – ГЦЦ – АЦГ
2) ТАА – ЦГГ – ААЦ          
4) ТАА – УГГ – УУЦ

А4. Подтверждением гипотезы, предполагающей, что ДНК является генетическим материалом клетки, служит:
1) количество нуклеотидов в молекуле
2) индивидуальность ДНК
3) соотношение азотистых оснований (А = Т, Г= Ц)
4) соотношение ДНК в гаметах и соматических клетках (1:2)

А5. Молекула ДНК способна передавать информацию благодаря:
1) последовательности нуклеотидов
2) количеству нуклеотидов
3) способности к самоудвоению       
4) спирализации молекулы

А6. В каком случае правильно указан состав одного из нуклеотидов РНК
1) тимин – рибоза – фосфат  
2) урацил – дезоксирибоза – фосфат
3) урацил – рибоза – фосфат
4) аденин – дезоксирибоза – фосфат

 

Часть В

В1. Выберите признаки молекулы ДНК
1) Одноцепочная молекула 

2) Нуклеотиды – АТУЦ
3) Нуклеотиды – АТГЦ       
4) Углевод – рибоза
5) Углевод – дезоксирибоза
6) Способна к репликации

В2. Выберите функции, характерные для молекул РНК эукариотических клеток
1) распределение наследственной информации
2) передача наследственной информации к месту синтеза белков
3) транспорт аминокислот к месту синтеза белков
4) инициирование репликации ДНК
5) формирование структуры рибосом
6) хранение наследственной информации

Часть  С

С1. Установление структуры ДНК позволило решить ряд проблем. Какие, по вашему мнению, это были проблемы и как они решились в результате этого открытия?
С2. Сравните нуклеиновые кислоты по составу и свойствам.

 

biology100.ru

Общая характеристика нуклеиновых кислот

111 :: 112 :: 113 :: 114 :: 115 :: 116 :: 117 :: Содержание

ГЛАВА 4

БИОХИМИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — ядро) — важнейшие органические вещества, с которыми связаны все основные процессы существования живой материи. Открыты Ф. Мишером в 1868 г. в ядрах клеток гноя. В дальнейшем выявлены во всех клетках человека, животных и растений, в микробах и вирусах.

Нуклеиновые кислоты — простетические группы нуклеопротеидов. Конечные продукты гидролиза их — пуриновые и пиримидиновые основания, пентозы и фосфорная кислота. По химическому составу различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. В состав ДНК входит дезоксирибоза, в состав РНК — рибоза. Различаются между собой

Ф. Мишер (1844-1895)

111

азотистыми основаниями, структурой молекул, клеточной локализацией и функциями (см. ниже).

Соединения, молекула которых образована пуриновым или пиримидиновым основанием и пентозой (рибозой или дезоксирибозой), называют нуклеозидами. Название нуклеозида определяется содержащимся в нем азотистым основанием. Так, нуклеозид, имеющий в составе молекулы аденин, называют аденозином, гуанин — гуанозином, тимин — тимидином, цитозин — цитидином, урацил — уридином. В зависимости от входящих в состав молекул углеводов различают рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды.

Нуклеотиды — фосфорные эфиры нуклеозидов. В молекулу нуклеотида входят пуриновое или пиримидиновое основание, пентоза (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты, который связывается пятым или третьим атомом углерода пентозы. Если в состав нуклеотида входит

дезоксирибоза, то перед его названием обычно ставится буква «д».

Название нуклеотида обычно производят от входящего в его состав нуклеозида, порядкового номера атома пентозы, к которому присоединен остаток фосфорной кислоты, или называют, как кислоту, по азотистому основанию.

Многие свободные нуклеотиды осуществляют функции коферментов (НАД, НАДФ, ФАД и др.) или являются макроэргическими соединениями (АТФ, АДФ, УДФ, УТФ, ГТФ, ГДФ и др.). цАМФ выполняет функции посредника при действии гормонов.

112

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК-химическая основа генов,

в которых сконцентрирована наследственная информация организма. Локализирована в основном в ядрах клеток, преимущественно в хромосомах. При гидролизе ДНК образуются нуклеотиды: дезоксиадениловая (А), дезоксигуаниловая (Г), дезоксицитидиловая (Ц) и тимидиловая (T) кислоты. Иногда в составе нуклеотидов выявляются в небольших количествах другие производные пуринов и пиримидинов — минорные основания: 5-метилцитозин (ткани тимуса), 5-оксиметилцитозин (бактериофаги) и т. д.

Нуклеотиды соединяются в полинуклеотидную цепь (ДНК) кислородными мостиками, образованными за счет гидроксила — остатка фосфорной кислоты одного нуклеотида и гидроксильной группы возле третьего углеродного атома остатка дезоксирибозы второго нуклеотида.

Число остатков нуклеотидов в составе молекулы ДНК составляет 2500035000 и больше, а молекулярная масса — от нескольких миллионов до 2-5 млрд. Молекулы ДНК можно «видеть» в электронном микроскопе (рис. 7). Абсолютное количество четырех видов нуклеотидов (А, Г, Ц и T) в молекулах ДНК различного происхождения колеблется в широких диапазонах. Однако между количеством пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК

есть соответствие, или комплементарностъ, установленная Э. Чаргаффом в 1952 г. и обобщенная в виде правил:

1)молярное содержание аденина в молекуле ДНК равно молярному содержанию тимина — А:Т=1;

2)молярное содержание гуанина в молекуле ДНК равно молярному содержанию цитозина — Г:Ц=1;

3)сумма пуриновых оснований в молекулах различных ДНК независимо от их происхождения равна сумме пиримидиновых оснований — А+Г:Т+Т=1;

4)количество аминогрупп в пуриновых и пиримидиновых основаниях ДНК равно количеству кето-групп — 6.

Ф. Крик и Д. Уотсон в 1953 г. установили, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг одной оси (цвет. табл. 1). Эта спираль напоминает винтовую лестницу, у которой перила образованы остатками дизоксирибозы, соединенными между собой

113

Рис. 7. Электронная микрофотография молекулы ДНК бактериофага (по Д. Лангу)

Рис. 8. Соединение нуклеотидов в молекуле ДНК

фосфорноэфирными связями по типу 3-5, а ступени — азотистыми основаниями. Аденин соединен водородными связями с тимином, гуанин — с цитозином, причем между аденином и тимином имеются две, между гуанином и цитозином — три водородные связи (рис. 8). Каждый виток спирали имеет 10 пар нуклеотидов, межнуклеотидные расстояния равны 0,34 нм, один виток спирали (шаг) — 3,4 нм, длина спирали в среднем 1500-2000 нм, иногда 100000 нм и больше. Конфигурация спирали ДНК может быть сжатая и растянутая. У некоторых бактериофагов найдена односпиральная молекула ДНК.

Содержание ДНК в различных клетках организма сравнительно постоянно. Так, в клетках костного мозга крысы содержится 6,7 пг ДНК, легких — 6,5, миокарда — 6,3 пг.

Рибонуклеиновые кислоты. Молекула РНК представляет собой линейную спираль, состоящую из остатков рибонуклеотидов. Принцип соединения нуклеотидов в полинуклеотидную цепь здесь такой же, как и в молекуле ДНК: остаток рибозы одного нуклеотида соединяется кислородным мостиком с остатком фосфорной кислоты следующего нуклеотида (рис. 9). В

114

Рис. 9. Схема строения полинуклеотидной цепи РНК

образовании каждого нуклеотида участвуют пуриновое или пиримидиновое основание, рибоза и фосфорная кислота. В составе РНК выявлены минорные основания: 6-метилгуанин, 2-метиламино-6-оксипурин, 5-метилцитозин и др.

Молекула РНК представляет собой односпиральную нуклеотидную цепь, которая в некоторых участках может быть двуспиральной с образованием водородных связей между комплементарными основаниями (А-У, Г-Ц). РНК большинства вирусов двуспиральная, каждая спираль содержит 20 000-25 000 нуклеотидных остатков. В отличие от ДНК, имеющей жесткую структуру молекулы, РНК представляет собой биополимер, молекула которого может

изменить форму и конфигурацию в зависимости от условий среды: рН, ионной силы растворителя, температуры и др. Около 90% РНК сосредоточено в цитоплазме и 10% — в ядре клеток. Эти соотношения между ядерной и цитоплазматической РНК в различных клетках неодинаковы.

Различают рибосомальную, транспортную и информационную рибонуклеиновые кислоты.

Р и б о с о м а л ь н а я Р Н К (рРНК, или гРНК) составляет основу рибосом (50-65% общей массы) и 75-85% всей РНК клетки. Почти вся рРНК находится в виде магниевой соли. После удаления ионов магния рибосома диссоциирует на две субъединицы — большую и малую (см. рис. 25). Каждая субъединица имеет одну молекулу РНК (большая субъединица состоит из 2500-4000, малая — из 1500-2000 нуклеотидных остатков). Молекулярная масса рРНК — 0,5-2 млн. Для молекулы рРНК характерно чередование спиральных (60-65%) и неспиральных участков. Спиральные участки молекулы РНК содержат до 10 нуклеотидов.

Т р а н с п о р т н у ю Р Н К (тРНК, или sPHK) иногда называют так: растворимая РНК, РНК-переносчик, акцепторная или адапторная РНК. Она

115

составляет около 15% всей РНК клетки. Молекулярная масса — 23-30 тыс. Молекула состоит из 75-90 моно-нуклеотидных остатков. Каждая из 20 аминокислот имеет свои тРНК (не менее одной). В тРНК содержится до 10% минорных мононуклеотидов. Известно свыше 80 тРНК. Молекулы тРНК обычно находятся в свободном состоянии. Все тРНК имеют форму кленового или клеверного листа. На одном конце молекулы размещается тринуклеотидный остаток, который связывается с соответствующей аминокислотой, образуя аминоацил-тРНК: фГ (фН)75-90 фЦфЦфА — O-CO-CH-(Nh3)-R. B таком виде аминокислотный остаток переносится к концу пептидной цепочки на поверхность рибосомы, где и включается в молекулу синтезируемого белка. В молекуле тРНК есть участок, с помощью которого она присоединяется к рибосоме, — антикодон, триплет нуклеотидных остатков, «узнающая группа». В аланиновой тРНК антикодоном является МГЦ, валиновой — ИАЦ (рис.10), фенилаланиновой — ГmАА, тирозиновой — ГψА.

Информационная РНК (иРНК, или тРНК) — РНК-посредник, матричная РНК, трансляционная РНК. Составляет от 1 до 5% всей клеточной РНК. Быстро синтезируется (синтез одной молекулы происходит за 20-30 с) и распадается (одна молекула распадается в течение 3-5 мин). Имеет строение цепи, близкое по структуре к ДНК (отличие — вместо T в молекулу РНК включается У, вместо дезоксирибозы — рибоза). иРНК копирует информацию с молекулы ДНК чередованием нуклеотидных остатков и участвует в контроле синтеза молекулы соответствующего белка. Молекула иРНК содержит от 100 до 6000 остатков нуклеотидов, ее молекулярная масса — 500 тыс. — 2 млн. Известно

Рис. 10. Структура тРНК, переносящей валик: ψ — псевдоуридин; И — инозин

116

несколько иРНК. Синтез каждого белка клетки (а их число нередко превышает 1000) кодируется своей иРНК или ее определенным участком.

С о с т о я н и е н у к л е и н о в ы х к и с л о т в к л е т к.е Нуклеиновые кислоты в клетке находятся в связанном и свободном состояниях. В частности, ДНК с белками ядра образует дезоксирибонуклеопротеиды (ДНП), РНК с белками ядра и цитоплазмы — рибонуклеопротеиды (РНП). ДНП составляет основу вещества клеточного ядра — хроматина. Во время деления клеток ДНК концентрируется в виде хромосом. В хромосоме выделяют субъединицы — нуклеосомы. Каждая нуклеосома представляет собой изогнутый участок ДНК, содержащий 150-200 пар нуклеотидов и комплекс из восьми молекул гистонов. В хроматине в среднем содержится 30-40 %ДНК, 60-70% гистонов, негистоновых белков, РНК и других веществ. Негистоновые белки обычно представлены протаминами, иногда — альбуминами и глобулинами.

Молекулы нуклеиновых кислот и простых белков соединяются между собой с помощью ионных связей. Установлено, что полипептидные цепочки молекул белков в виде нитей окутывают спираль молекулы ДНК, стабилизируют ее третичную структуру и регулируют метаболическую активность.

117

111 :: 112 :: 113 :: 114 :: 115 :: 116 :: 117 :: Содержание

studfile.net

Нуклеиновые кислоты. Сравнительная характеристика ДНК и РНК. АТФ

Учебные цели:

• углубление и обобщение знаний о строении и значении нуклеиновых кислот.
• формирование знаний об энергетическом веществе клетки – АТФ

Знать: Нуклеиновые кислоты. ДНК – химический состав, строение, удвоение ДНК, биологическая роль. РНК, АТФ – структура, синтез, биологиче­ские функции.

Уметь: составлять схемы цепочек ДНК и РНК по принципу комплементарности.

Задачи урока:

• Образовательные: ввести понятие нуклеиновых кислот, раскрыть особенности их состава и строения, функций, познакомить с азотистыми основаниями и пространственной организацией ДНК и РНК, основными видами РНК, определить черты сходства и различия между РНК и ДНК, сформировать понятие об энергетическом веществе клетки – АТФ, изучить строение и функции этого вещества.
• Развивающие: развивать умения сравнивать, оценивать, составлять общую характеристику нуклеиновых кислот, развитие воображения, логическое мышление, внимание и память.
• Воспитывающие: воспитывать дух соревнования, коллективизма, точность и быстроту ответов; осуществлять эстетическое воспитание, воспитание правильного поведения на уроке, профориентация.

Вид занятий: комбинированный урок – 80 минут.

Методы и методические приемы: рассказ с элементами беседы, демонстрация.

Оборудование: рисунки учебника, таблицы, модель ДНК, доска.

Оснащение занятий:

• тестовые задания;
• карточки для индивидуального опроса.

Ход занятия

I .Организационная часть:

• проверка присутствующих;
• проверка аудитории и группы к занятию;
• запись в журнале.

II. Контроль уровня знаний:

тестовый контроль: Приложение 1.

III. Сообщение темы.

IV. Изложение нового материала. 

План изложения материала:

• История изучения нуклеиновых кислот.
• Строение и функции.
• Состав, нуклеотиды.
• Принцип комплементарности.
• Структура ДНК.
• Функции.
• Репликация ДНК.
• РНК – состав, строение, виды, функции.
• АТФ – строение и функции.

ДНК

Какое вещество является носителем наследственной информации? Какие особенности его строения обеспечивают многообразие наследственной информации и ее передачу?

В апреле 1953 года великий датский физик Нильс Бор получил письмо от американского ученого Макса Дельбрюка, где он писал:»Потрясающие вещи происходят в биологии. Мне кажется, что Джеймс Уотсон сделал открытие, сравнимое с тем, что сделал Резерфорд в 1911 году (открытие атомного ядра)».

Джеймс Дьюи Уотсон родился в США в 1928 году. Еще студентом Чикагского университета он занялся самой актуальной тогда проблемой в биологии – ролью генов в наследственности. В 1951 году, приехав на стажировку в Англию, в Кембридж, он знакомится с Френсисом Криком.

Френсис Крик почти на 12 лет старше Уотсона. Он родился в 1916 году и по окончании Лондонского колледжа работал в Кембриджском университете.

В конце 19 века известно, что в ядре находятся хромосомы и они состоят из ДНК и белка. Знали, что ДНК передает наследственную информацию, но главное оставалось тайной. Как же работает такая сложная система? Решить эту задачу можно было, только узнав устройство загадочной ДНК.

Уотсон и Крик должны были придумать такую модель ДНК, которая соответствовала бы рентгеновской фотографии. Моррису Уилкинсу удалось “сфотографировать” молекулу ДНК с помощью рентгеновских лучей После 2-х лет кропотливой работы ученые предложили изящную и простую модель ДНК Потом еще 10 лет после этого открытия ученые разных стран проверяли догадки Уотсона и Крика и, наконец, вердикт был вынесен: “Все верно, ДНК устроена именно так!” Уотсон, Крик и Моррис Уилкинс получили за это открытие в 1953 году Нобелевскую премию.

ДНК – полимер.

Актуализация знаний: Что такое полимер?

Что такое мономер?

Мономерами ДНК являются нуклеотиды, которые состоят из:

• Азотистого основания
• Сахара дезоксирибозы
• Остатка фосфорной кислоты

Зарисовать схему нуклеотида на доске.

В молекуле ДНК обнаружены различные азотистые основания:

• Аденин (А), обозначим это азотистое основание
• Тимин (Т), обозначим это азотистое основание
• Гуанин (Г), обозначим это азотистое основание
• Цитозин (Ц), обозначим это азотистое основание

Вывод, что нуклеотидов – 4, и они отличаются только азотистыми основаниями.

Цепочка ДНК состоит из чередующихся нуклеотидов, связанных ковалентной связью: сахар одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты – другого нуклеотида. В клетке обнаружено не просто ДНК, состоящее из одной нити, а более сложное образование. В этом образовании две нити нуклеотидов связанные азотистыми основаниями (водородными связями) по принципу комплементарности.

Можно предположить, что получающаяся цепочка ДНК сворачивается в спираль из-за разного количества водородных связей между азотистыми основаниями разных цепочек и таким образом принимает самую выгодную форму. Такая структура достаточно прочная, разрушить ее трудно. И, тем не менее, это происходит в клетке регулярно.

В качестве вывода составляется опорный конспект:

• НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
• ПОЛИМЕРЫ
• ДНК – двойная спираль
• Крик, Уотсон – 1953,
• Нобелевская премия
• комплементарность

Функции:

• Хранение наследственной информации
• Воспроизведение наследственной информации
• Передача наследственной информации

РНК

Рибонуклеиновая кислота (РНК), также линейный полимер, но гораздо более короткий. Основания РНК комплементарны основаниям ДНК, но в молекуле РНК однооснование – тимин (Т) – заменено на урацил (У) и вместо дезоксирибозы использована просто рибоза, имеющая на один атом кислорода больше. Кроме того, РНК – одноцепочечная структура.

Природа создала три основных вида молекул РНК.

Молекулы, считывающие информацию с ДНК, называются информационными РНК (и-РНК). Такая молекула быстро соединяется с рибосомой, непродолжительное время работает как матрица (поэтому называется еще и матричной, или м-РНК), «износившись», разваливается, и на ее место встает новая молекула и-РНК. Этот процесс идет непрерывно на протяжении всей жизни клетки.

Молекулы РНК другого типа имеют гораздо меньшие размеры и разделены на 20 разновидностей в соответствии с количеством разных аминокислот, входящих в белки. Каждая молекула этого типа с помощью определенного фермента соединяется с одной из 20 аминокислот и доставляет ее к рибосоме, уже соединенной с и-РНК. Это – транспортная РНК (т-РНК).

Наконец, в рибосомах есть своя, рибосомная, РНК (р-РНК), не несущая генетической информации, но входящая в состав рибосомсом.

Учащиеся самостоятельно составляют опорный конспект по РНК

РНК – одиночная цепочка

А, У, Ц, Г – нуклеотиды

Виды РНК –

• и-РНК
• т-РНК
• р-РНК

Функции:

Биосинтез белка

Ученые выяснили, что каждая молекула тела использует особое излучение, самые сложные вибрации издает молекула ДНК. Внутренняя “музыка” сложна и разнообразна и, что самое удивительное, в ней четко прослеживаются определенные ритмы. Преобразованные компьютером в графическую картинку, они являют собой завораживающее зрелище. Можно следить за ними часами, месяцами, годами – все время “оркестр” будет исполнять вариации на знакомую тему. Играет он не для собственного удовольствия, а на благо организма: ритм, заданный ДНК и “подхваченный” белками и другими молекулами, лежит в основе всех биологических связей, составляет нечто вроде каркаса жизни; нарушение ритма влечет за собой старение и болезнь. У молодых этот ритм более энергичный, поэтому они любят слушать рок или джаз, с возрастом белковые молекулы теряют свой ритм, поэтому более взрослые люди любят слушать классику. Классическая музыка совпадает с ритмом ДНК (академик Российской академии В.Н. Шабалин изучал это явление).

Можно дать совет: Начинай утро с хорошей мелодии и проживешь дольше!

АТФ.

Аденозинтрифосфорная кислота. Универсальный биологический аккумулятор энергии. Высококалорийное клеточное «топливо». Содержит 2 макроэргические связи. Макроэргическими называются соединения, в химических связях которых запасена энергия в форме, доступной для использования в биологических процессах.

АТФ (нуклеотид) состоит:

• азотистое основание
• углевод,
• 3 молекулы Н₃РО₄

Макроэргические связи

• АТФ + Н₂О —► АДФ + Ф + Е (40 к Дж/ моль)
• АДФ + Н₂О —► АМФ + Ф + Е (40 к Дж/ моль)

Энергетическая эффективность двух макроэргических связей составляет 80 к Дж/моль. АТФ образуется в митохондриях клеток животных и хлоропластах растений Энергия АТФ используется на движение, биосинтез, деление и др. Средняя продолжительность жизни 1 молекулы АТФ менее 1 мин, т.к. она расщепляется и восстанавливается 2400 раз в сутки.

V. Обобщение и систематизация.

Фронтальный опрос:

• Объясните, что такое нуклеиновые кислоты?
• Какие виды НК вы знаете?
• Являются ли НК полимерами?
• Каков состав нуклеотида ДНК?
• Каков состав нуклеотида РНК?
• В чем сходство и различие между нуклеидами РНК и ДНК?
• АТФ – постоянный источник энергии для клетки. Его роль можно сравнить с ролью аккумулятора. Объясните, в чем заключается это сходство.
• Какое строение имеет АТФ?

VI. Закрепление нового материала:

Решить задачу:

Одна из цепей фрагмента молекулы ДНК имеет следующее строение: Г- Г-Г-А -Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т

а) Укажите строение противоположной цепи

б) Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и – РНК, по­строенной на этом участке цепи ДНК.

ТЕСТ – Приложение 2.

Задание: составить синквейн.

ДНК
хранит, передает
длинная, спиралеобразная, закрученная
1953 год Нобелевская премия
полимер

VII. Заключительная часть:

• оценка работы,
• замечания.

VIII. Домашнее задание:

• параграф учебника,
• составить кроссворд на тему: «Нуклеиновые кислоты»,
• подготовить сообщения по теме «Органические вещества клетки».

Презентация.

urok.1sept.ru

4. Строение и функции РНК. Виды РНК

Молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах клетки.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — линейный полимер, состоящий из одной цепочки нуклеотидов. Мономеры (нуклеотиды) РНК состоят из пятиуглеродного сахара — рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

 

 

Три азотистых основания в молекулах РНК такие же, как и у ДНК — аденин, гуанин, цитозин, а четвертым является урацил.

 

Образование полимера РНК происходит (также как и у ДНК) через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.

 

Информационные, или матричные, РНК (иРНК) составляют около \(5\) % всей клеточной РНК. Они синтезируются в ядре (на участке одной из цепей молекулы ДНК) при участии фермента РНК-полимеразы.

 

Функция иРНК — снятие информации с ДНК и передача её к месту синтеза белка — на рибосомы.

 

  

Рибосомные (рибосомальные) РНК (рРНК) — синтезируются в ядрышке, входят в состав рибосом. Они участвуют в формировании активного центра рибосомы, где происходит процесс биосинтеза белка. рРНК составляют примерно \(85\) % всех РНК клетки.

 

Транспортные РНК (тРНК) — образуются в ядре на ДНК, затем переходят в цитоплазму. Они составляют около \(10\) % клеточной РНК и являются самыми небольшими по размеру (состоят из \(70\)–\(90\) нуклеотидов).

тРНК транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме. Для переноса каждого вида аминокислот к рибосоме нужен отдельный вид тРНК.

Строение всех тРНК сходно. Их молекулы образуют своеобразные структуры, напоминающие по форме лист клевера.

Виды тРНК различаются по триплету нуклеотидов, расположенному «на верхушке». Этот триплет (антикодон) по генетическому коду комплементарен кодону иРНК, кодирующему соответствующую аминокислоту.

 

Аминокислота  прикрепляется специальным ферментом к «черешку листа» и транспортируется в активный центр рибосомы.

 

 

Таким образом, различные виды РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://distant-lessons.ru/molekula-rnk.html

http://900igr.net/kartinki/biologija/Sintez-belkov/015-Protsess-uznavanija.html

http://900igr.net/kartinki/khimija/Stroenie-DNK-i-RNK/065-Obrazovanie-vtorichnoj-struktury-RNK.html

www.yaklass.ru

Строение ДНК — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Важнейшим процессом, происходящим во всех клетках, является синтез белка. Информация о последовательности аминокислот, составляющих первичную структуру белка, заключена в ДНК. Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток (ядерная ДНК), небольшое количество ДНК содержится в митохондриях и пластидах (внеядерная ДНК).

ДНК — полинуклеотид. Каждый нуклеотид (мономер) ДНК содержит:

• пятиуглеродный сахар — дезоксирибозу,
• остаток фосфорной кислоты,
• одно из четырёх азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и тимин.

 

 

Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) состоит из двух спирально закрученных цепей. Цепи в молекуле ДНК противоположно направлены. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками, а азотистые основания одной цепи располагаются в строго определённом порядке напротив азотистых оснований другой (правило комплементарности).

 

Обрати внимание!

Напротив аденина одной цепи всегда располагается тимин другой цепи, напротив гуанина — цитозин.

 

 

Между аденином и тимином всегда возникают две, а гуанином и цитозином — три водородные связи.

Пара А — Т соединена двумя водородными связями, а пара Г — Ц — тремя.

 

Таким образом, пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются комплементарными друг другу. Зная последовательность расположения нуклеотидов в одной цепи ДНК, по принципу комплементарности можно установить нуклеотиды другой (второй) цепи.

 

Соотношение количества нуклеотидов разных типов и азотистых оснований в молекуле ДНК определяет правило Чаргаффа  (правило комплементарности). 

В молекуле ДНК количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина — количеству цитозина: А = Т, Г = Ц.

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://distant-lessons.ru/nukleinovye-kisloty.html

www.yaklass.ru

Строение и функции ДНК и РНК (таблица)

Хорошо известно, что все формы живой материи, начиная от вирусов и заканчивая высокоорганизованными животными (в том числе человеком), обладают уникальным наследственным аппаратом. Он представлен молекулами двух видов нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой. В этих органических веществах закодирована информация, которая передается от родительских особей к потомству при размножении. В данной работе мы изучим как строение, так и функции ДНК и РНК в клетке, а также рассмотрим механизмы, лежащие в основе процессов передачи наследственных свойств живой материи.

Как оказалось, свойства нуклеиновых кислот, хотя и имеют некоторые общие признаки, тем не менее во многом различаются между собой. Поэтому мы сравним функции ДНК и РНК, осуществляемые этими биополимерами в клетках различных групп организмов. Таблица, представленная в работе, поможет разобраться, в чем состоит их принципиальное отличие.

Нуклеиновые кислоты – сложные биополимеры

Открытия в области молекулярной биологии, происшедшие в начале ХХ столетия, в частности, расшифровка строения дезоксирибонуклеиновой кислоты, послужили толчком для развития современной цитологии, генетики, биотехнологии и генной инженерии. С точки зрения органической химии ДНК и РНК представляют собой высокомолекулярные вещества, состоящие из многократно повторяющихся звеньев – мономеров, называемых также нуклеотидами. Известно, что они соединяются между собой, образуя цепи, способные к пространственной самоорганизации.

Такие макромолекулы ДНК часто связываются со специальными белками, имеющими особые свойства и называемыми гистонами. Нуклеопротеидные комплексы образуют особые структуры — нуклеосомы, которые, в свою очередь, входят в состав хромосом. Нуклеиновые кислоты могут находиться как в ядре, так и в цитоплазме клетки, присутствуя в составе некоторых ее органелл, например, митохондрий или хлоропластов.

Пространственная структура вещества наследственности

Чтобы понять функции ДНК и РНК, нужно детально разобраться с особенностями их строения. Как и белкам, нуклеиновым кислотам присущи несколько уровней организации макромолекул. Первичная структура представлена полинуклеотидными цепями, вторичная и третичная конфигурации самоусложняются благодаря возникающему ковалентному типу связи. Особая роль в поддержании пространственной формы молекул принадлежит водородным связям, а также вандерваальсовым силам взаимодействия. В результате образуется компактная структура ДНК, называемая суперспиралью.

Мономеры нуклеиновых кислот

Строение и функции ДНК, РНК, белков и других органических полимеров зависят как от качественного, так и от количественного состава их макромолекул. Оба вида нуклеиновых кислот состоят из структурных элементов, именуемых нуклеотидами. Как известно из курса химии, строение вещества обязательно влияет на его функции. ДНК и РНК не являются исключением. Оказывается, что от нуклеотидного состава зависит вид самой кислоты и ее роль в клетке. Каждый мономер содержит три части: азотистое основание, углевод и остаток ортофосфорной кислоты. Известно четыре вида азотистых оснований для ДНК: аденин, гуанин, тимин и цитозин. В молекулах РНК ими будут, соответственно, аденин, гуанин, цитозин и урацил. Углевод представлен различными видами пентозы. В рибонуклеиновой кислоте находится рибоза, а в ДНК – ее обескислороженная форма, называемая дезоксирибозой.

Особенности дезоксирибонуклеиновой кислоты

Сначала мы рассмотрим строение и функции ДНК. РНК, имеющая более простую пространственную конфигурацию, будет изучена нами в следующем разделе. Итак, две полинуклеотидные нити удерживаются между собой многократно повторяющимися водородными связями, образующимися между азотистыми основаниями. В паре «аденин — тимин» присутствуют две, а в паре «гуанин — цитозин» — три водородные связи.

Консервативное соответствие пуриновых и пиримидиновых оснований было открыто Э. Чаргаффом и получило название принципа комплементарности. В отдельно взятой цепи нуклеотиды связаны между собой фосфодиэфирными связями, формирующимися между пентозой и остатком ортофосфорной кислоты рядом расположенных нуклеотидов. Спиральный вид обеих цепей поддерживается водородными связями, возникающими между атомами водорода и кислорода, находящимися в составе нуклеотидов. Высшая – третичная структура (суперспираль) — характерна для ядерной ДНК эукариотических клеток. В таком виде она присутствует в хроматине. Однако бактерии и ДНК-содержащие вирусы имеют дезоксирибонуклеиновую кислоту, не связанную с белками. Она представлена кольцеобразной формой и называется плазмидой.

Такой же вид имеет ДНК митохондрий и хлоропластов – органелл растительных и животных клеток. Далее мы выясним, чем отличаются между собой функции ДНК и РНК. Таблица, приведенная ниже, укажет нам эти различия в строении и свойствах нуклеиновых кислот.

Рибонуклеиновая кислота

Молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной нити (исключением являются двухцепочные структуры некоторых вирусов), которая может находиться как в ядре, так и в клеточной цитоплазме. Существует несколько видов рибонуклеиновых кислот, которые разнятся между собой строением и свойствами. Так, информационная РНК имеет наибольшую молекулярную массу. Она синтезируется в ядре клетки на одном из генов. Задача иРНК — перенести информацию о составе белка из ядра в цитоплазму. Транспортная форма нуклеиновой кислоты присоединяет мономеры белков – аминокислоты — и доставляет их к месту биосинтеза.

Наконец, рибосомная РНК формируется в ядрышке и участвует в синтезе белка. Как видим, функции ДНК и РНК в клеточном метаболизме разнообразны и очень важны. Они будут зависеть, прежде всего, от того, в клетках каких организмов находятся молекулы вещества наследственности. Так, у вирусов рибонуклеиновая кислота может выступать носителем наследственной информации, тогда как в клетках эукариотических организмов эту способность имеет только дезоксирибонуклеиновая кислота.

Функции ДНК и РНК в организме

По своему значению нуклеиновые кислоты, наряду с белками, являются важнейшими органическими соединениями. Они сохраняют и передают наследственные свойства и признаки от родительской особи к потомству. Давайте определим, чем отличаются между собой функции ДНК и РНК. Таблица, представленная ниже, покажет эти различия подробнее.

Вид	Место в клетке	Конфигурация	Функция
ДНК	ядро	суперспираль	сохранение и передача наследственной информации
ДНК	митохондрии хлоропласты	кольцевая (плазмида)	локальная передача наследственной информации
иРНК	цитоплазма	линейная	снятие информации с гена
тРНК	цитоплазма	вторичная	транспорт аминокислот
рРНК	ядро и цитоплазма	линейная	образование рибосом

Каковы особенности вещества наследственности вирусов?

Нуклеиновые кислоты вирусов могут иметь вид как одно-, так и двухнитевых спиралей или колец. Согласно классификации Д.Балтимора, эти объекты микромира содержат молекулы ДНК, состоящие из одной или двух цепей. К первой группе относятся возбудители герпеса и аденовирусы, а во вторую входят, например, парвовирусы.

Функции ДНК и РНК вирусов заключаются в проникновении собственной наследственной информации в клетку, проведении реакций репликации молекул вирусной нуклеиновой кислоты и сборке белковых частиц в рибосомах клетки-хозяина. В итоге весь клеточный метаболизм оказывается полностью подчинен паразитам, которые, стремительно размножаясь, приводят клетку к гибели.

РНК-содержащие вирусы

В вирусологии принято разделение этих организмов на несколько групп. Так, к первой относятся виды, которые называются одноцепочечными (+) РНК. У них нуклеиновая кислота выполняет такие же функции, как и информационная РНК эукариотических клеток. В другую группу входят однонитевые (-) РНК. Сначала с их молекулами происходит транскрипция, приводящая к появлению молекул(+) РНК, а те, в свою очередь, служат матрицей для сборки вирусных белков.

На основании всего вышесказанного, для всех организмов, включая и вирусы, функции ДНК и РНК кратко характеризуются так: хранение наследственных признаков и свойств организма и дальнейшая передача их потомству.

fb.ru

Сравнительная характеристика ДНК и РНК

Вопрос 2. Сравнительная характеристика ДНК и РНК Признак Определения (Открытия) РНК Биополимер, осуществляющий реализацию генетической информации (т. е. участвующий в синтезе белков) (Открыты в 1869 г. швейцарским химиком Ф. Миллером в ядрах лейкоцитов) . ДНК Биополимер, выполняющий функции хранения, передачи и воспроизведения генетической информации. (Играет ключевую роль в ее реализации в процессе онтогенеза и жизнедеятельности) . (В 1953 г. Ф. Крик. и Дж. Уотсон установили двуспиральное строение молекулы; в 1944 г. О. Эвери, С. Маклеод и М. Маккартни доказали генетическую роль ДНК) . Признак Структура РНК Одинарная полинуклеотидная цепочка, имеющая различные формы: транспортная РНК – клеверный лист; рибосомальная РНК – глобулярная форма. Мономеры – нуклеотиды. Азотистые основания: пурины (аденин, гуанин) , пиримидины (цитозин, урацил) . ДНК Двойная спираль: две полинуклеотидные цепочки, спирально закрученные одна относительно другой благодаря водородным связям и ионам К+ и Na+. Мономеры – нуклеотиды. Азотистые основания: пурины (аденин, гуанин) , пиримидины (цитозин, тимин) . Соединены водородными связями по принципу комплементарности (А-Т, Г-Ц) (интроны и экзоны) . Признак Строение нуклеотида РНК рибоза + основание + РО4-3. ДНК дезоксирибоза + основание + Н3РО4. Признак Свойства РНК Не способна к самоудвоению, но (при помощи ревертазы) на ней может идти синтез ДНК. (Не стабильна, разрушается рибонуклеазами, если находится в свободном виде. Сплайсинг РНК – вырезание некодирующих участков – интронов. Процессинг – модификация РНК для выполнения своих функций. В РНК-содержащих вирусах, содержится фермент РНК-зависимая РНК полимераза (РНК-репликаза) , осуществляющая синтез дочерней РНК на материнской цепи) . ДНК Самоудваивается при помощи ДНК-полимеразы. Стабильная структура. (Входит в комплекс с гистоновыми белками, содержащими в большом количестве лизин и аргенин. В процессе редупликации (самоудвоения) происходит укорочение концевых участков – теломер. Транскрипция, редупликация, репарация) . Признак Функции РНК Информационная РНК – перенос генетической информации к месту синтеза белка; транспортная РНК – транспортировка аминокислот к функциональному центру рибосом; рибосомальная РНК – входит в состав рибосом, т. е. выполняет структурную функцию. ДНК В виде триплетов нуклеотидов в ДНК закодирована информация о структуре белков. Признак Места локализации в клетке РНК Цитоплазма, рибосомы, ядро, ядрышко, в составе мелких рибосом находится в пластидах и митохондриях. ДНК В ядре в составе хроматина, в виде кольцевых молекул в хлоропластах, митохондриях, пластидах.

touch.otvet.mail.ru

No related posts.