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 ее 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
Срочно! Нужно по биологии написать сравнение днк и рнк минимум по 20 критериям.
По 20 не получилось, но вот хоть по 12… Сравнительная характеристика ДНК и РНК Признаки 1. Местонахождение в клетке ДНК Ядро‚ митохондрии‚ пластиды (хлоропласты) . РНК Ядро‚ цитоплазма‚ рибосомы‚ митохондрии‚ пластиды. 2. Местонахождение в ядре ДНК Хроматин РНК Ядрышко, нуклеоплазма. 3. Мономеры ДНК Дезоксирибонуклеотиды РНК Рибонуклеотиды Состав нуклеотидов 4. Азотистое основание ДНК Азотистое основание (аденин‚ гуанин‚ тимин или цитозин) ‚ РНК Азотистое основание (аденин‚ гуанин‚ урацил или цитозин) ‚ 5. пятиуглеродный сахар ДНК дезоксирибоза РНК рибоза 6. Типы нуклеотидов ДНК Адениловый (А) ‚ гуаниловый (Г) ‚ тимидиловый (Т) , цитидиловый (Ц) РНК Адениловый (А) ‚ гуаниловый (Г) ‚ уридиловый (У) ‚ цитидиловый (Ц) 7. Строение молекулы ДНК Двойная полинуклеотидная последовательность‚ в которой полинуклеотидные цепи расположены антипараллельно, причем спирально закручены одна относительно другой и относительно общей воображаемой оси. РНК Одиночная полинуклеотидная последовательность. РНК вирусов может быть одно- и двуцепочечной. 8. Длина ДНК — очень длинная молекулы — сотни тысяч нуклеотидов РНК — короче, чем ДНК — от 85 до нескольких сотен нуклеотидов 9. Свойства ДНК Полинуклеотидные последовательности комплементарны‚ полярны‚ антипараллельны. РНК Полярность 10. Стабильность ДНК Молекула ДНК относительно стабильна. РНК Стабильность ниже, чем у ДНК. 11. Способность к репликации ДНК Способна к репликации. РНК Не способна к репликации (РНК вирусов способна к репликации) . 12. Функции ДНК Хранение‚ самовоспроизведение‚ реализация и восстановление генетической информации. Передача генетической информации в ряду поколений. РНК иРНК и тРНК принимают участие в биосинтезе белка‚ рРНК является структурным компонентом рибосом.
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)
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.
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.
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:
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
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?
biology100.ru
Различия днк и рнк
Характеристика | ДНК | РНК |
Состав | Дезоксирибоза, тимин | Рибоза, урацил |
| Структура | Двухцепочечная молекула (правозакрученная двойная спираль) | Одноцепочечная молекула (за исключением РНК некоторых вирусов) |
Форма | Незамкнутые молекулы в ядре, кольцевая форма в митохондриях, пластидах и у прокариот | Цепочка, у тРНК — клеверный лист |
Локализация | Ядро, митохондрии и пластиды эукариот, цитоплазма прокариот | Также в рибосомах и гиалоплазме |
Функция | Хранение и передача наследственной информации | В основном — реализация наследственной информации |
Строение молекулы атф
2.4. Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности
2.5. Обмен веществ и превращения энергии — свойства живых организмов. Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые итемновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле
2.6. Генетическая информация в клетке. Гены, генетический код и его свойства. Матричный характер реакций биосинтеза. Биосинтез белка и нуклеиновых кислот
С оператором может быть связано определенное вещество, которое не позволяет продолжать транскрипцию, — репрессор. Структура репрессора закодирована в регуляторном гене
В отличие от прокариот, у эукариот в генах значащие участки (экзоны) чередуются с незначащими (интронами), которые полностью переписываются на иРНК, а затем вырезаются в процессе созревания. Биологическая роль интронов состоит в снижении вероятности мутаций в значащих участках
Наследственная информация организмов зашифрована в ДНК в виде генетического кода — определенных сочетаний нуклеотидов и их последовательности
Три триплета не имеют соответствующих аминокислот. Их называют стопкодонами, так как они обозначают окончание синтеза полипептидной цепи
Синтез белка является, по-видимому, самым сложным процессом синтеза в клетке, поскольку в нем участвуют до трехсот различных ферментов и других макромолекул. Кроме того, он протекает с высокой скоростью, что требует еще большей точности
2.7. Клетка — генетическая единица живого. Хромосомы, их строение и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки. Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз — деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза
Хроматин — совокупность хромосом в неделящемся ядре. Хромосома — это структура клеточного ядра, которая содержит гены и несет определенную наследственную информацию о признаках и свойствах организма. Основой хромосомы является двухцепочечная молекула ДНК, упакованная с белками. У эукариот с ДНК взаимодействуют гистоновые и негистоновые белки, тогда как у прокариот гистоновые белки отсутствуют
Кариотип — совокупность признаков хромосомного набора данного вида организмов
Соматические клетки имеют диплоидный набор хромосом (2n), а половые — гаплоидный (n)
Клеточный цикл — промежуток времени от появления клетки в результате деления до ее разделения
studfiles.net
Что такое ДНК и РНК? Структура ДНК. Функции ДНК :: SYL.ru
Что такое ДНК и РНК? Каковы их функции и значение в нашем мире? Из чего они состоят и как работают? Об этом и не только рассказывается в статье.
Что такое ДНК и РНК
Биологические науки, изучающие принципы хранения, реализации и передачи генетической информации, структуру и функции нерегулярных биополимеров относятся к молекулярной биологии.
Биополимеры, высокомолекулярные органические соединения, которые образовались из остатков нуклеотидов, являются нуклеиновыми кислотами. Они хранят информацию о живом организме, определяют его развитие, рост, наследственность. Эти кислоты участвуют в биосинтезе белка.
Различают два вида нуклеиновых кислот, содержащихся в природе:
- ДНК — дезоксирибонуклеиновая;
- РНК — рибонуклеиновая.
О том, что такое ДНК, миру было поведано в 1868 году, когда ее открыли в клеточных ядрах лейкоцитов и сперматозоидов лосося. Позже они были обнаружены во всех животных и растительных клетках, а также в бактериях, вирусах и грибах. В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик в результате рентгено-структурного анализа выстроили модель, состоящую из двух полимерных цепей, которые закручены спиралью одна вокруг другой. В 1962 году эти ученые были удостоены Нобелевской премии за свое открытие.
Дезоксирибонуклеиновая кислота
Что такое ДНК? Это нуклеиновая кислота, которая содержит генотип индивида и передает информацию по наследству, самовоспроизводясь. Поскольку эти молекулы являются очень большими, имеется огромное количество возможных последовательностей из нуклеотидов. Поэтому число различных молекул является фактически бесконечным.
Кроме РНК-содержащих вирусов, дезоксирибонуклеиновая кислота содержится во всех организмах. Функции ДНК заключаются в переносе шаблона химических соединений и аминокислот, использующихся для строения белка. Направляя их производство, ДНК обеспечивает последовательность необходимых аминокислот.
Структура ДНК
Это самые крупные биологические молекулы. Их размер составляет от одной четверти у бактерий до сорока миллиметров в ДНК человека, что гораздо больше максимального размера белка. Они состоят из четырех мономеров, структурных компонентов нуклеиновых кислот — нуклеотидов, в которые входит азотистое основание, остаток фосфорной кислоты и дезоксирибоза.
Азотистые основания имеют двойное кольцо из углерода и азота— пурины, и одно кольцо — пиримидины.
Пуринами являются аденин и гуанин, а пиримидинами — тимин и цитозин. Они обозначаются заглавными латинскими буквами: A, G, T, C; а в русской литературе — на кириллице: А, Г, Т, Ц. При помощи химической водородной связи они соединяются друг с другом, в результате чего появляются нуклеиновые кислоты.
Во Вселенной именно спираль является наиболее распространенной формой. Так и структура ДНК молекулы тоже имеет ее. Полинуклеотидная цепочка закручена наподобие винтовой лестницы.
Цепи в молекуле направлены противоположно друг от друга. Получается, если в одной цепи от 3′-конца к 5′, то в другой цепи ориентация будет наоборот от 5′-конца к 3′.
Принцип комплементарности
Две нити соединяются в молекулу азотистыми основаниями таким образом, что аденин имеет связь с тимином, а гуанин — только с цитозином. Последовательно расположенные нуклеотиды в одной цепи определяют другую. Это соответствие, лежащее в основе появления новых молекул в результате репликации или удвоения, стало называться комплементарностью.
Получается, что число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а гуаниловые равны количеству цитидиловых. Это соответствие стало называться «правилом Чаргаффа».
Репликация
Процесс самовоспроизведения, протекающий под контролем ферментов, является основным свойством ДНК.
Все начинается с раскручивания спирали благодаря ферменту ДНК-полимеразы. После разрыва водородных связей, в одной и в другой нитях синтезируется дочерняя цепь, материалом для которой выступают свободные нуклеотиды, имеющиеся в ядре.
Каждая цепь ДНК является матрицей для новой цепи. В результате из одной получаются две абсолютно идентичные материнской молекулы. При этом одна нить синтезируется сплошной, а другая сначала фрагментарно, лишь затем соединяясь.
Гены ДНК
Молекула несет в себе всю важную информацию о нуклеотидах, определяет расположение аминокислот в белках. ДНК человека и всех других организмов хранит сведения о его свойствах, передавая их потомкам.
Частью ее является ген — группа нуклеотидов, которая кодирует информацию о белке. Совокупность генов клетки образует ее генотип или геном.
Гены расположены на определенном участке ДНК. Они состоят из определенного числа нуклеотидов, которые расположены в последовательной комбинации. Имеется в виду то, что ген не может поменять свое место в молекуле, и он имеет совершенно конкретное число нуклеотидов. Их последовательность уникальна. Например, для получения адреналина используется один порядок, а для инсулина — другой.
Кроме генов, в ДНК располагаются некодирующие последовательности. Они регулируют работу генов, помогают хромосомам и отмечают начало и конец гена. Но сегодня остается неизвестной роль большинства из них.
Рибонуклеиновая кислота
Эта молекула во многом схожа с дезоксирибонуклеиновой кислотой. Однако она не такая большая, как ДНК. И РНК также состоит из полимерных нуклеотидов четырех типов. Три из них сходны с ДНК, но вместо тимина в нее входит урацил (U или У). Кроме этого, РНК состоит из углевода — рибозы. Главным отличием служит то, что спираль этой молекулы является одинарной, в отличие от двойной в ДНК.
Функции РНК
В основе функций рибонуклеиновой кислоты лежат три различных вида РНК.
Информационная передает генетическую информацию от ДНК в цитоплазму ядра. Ее еще называют матричной. Это незамкнутая цепь, синтезирующаяся в ядре при помощи фермента РНК-полимеразы. Несмотря на то что в молекуле ее процентное содержание чрезвычайно низкое ( от трех до пяти процентов клетки), на ней лежит важнейшая функция — являться матрицей для синтеза белков, информируя об их структуре с молекул ДНК. Один белок кодируется одной специфичной ДНК, поэтому их числовое значение равное.
Рибосомная в основном состоит из цитоплазматических гранул — рибосом. Р-РНК синтезируются в ядре. На их долю приходится примерно восемьдесят процентов всей клетки. Этот вид обладает сложной структурой, образовывая петли на комплементарных частях, что ведет к молекулярной самоорганизации в сложное тело. Среди них имеются три типа у прокариот, и четыре — у эукариот.
Транспортная действует в роли «адаптера», выстраивая в соответствующем порядке аминокислоты полипептидной цепи. В среднем, она состоит из восьмидесяти нуклеотидов. В клетке их содержится, как правило, почти пятнадцать процентов. Она предназначена переносить аминокислоты туда, где белок синтезируется. В клетке насчитывается от двадцати до шестидесяти типов транспортной РНК. У них всех — сходная организация в пространстве. Они приобретают структуру, которую называют клеверным листом.
Значение РНК и ДНК
Когда было открыто, что такое ДНК, ее роль не была такой очевидной. Даже сегодня, несмотря на то, что раскрыто намного больше информации, остаются без ответов некоторые вопросы. А какие-то, возможно, еще даже не сформулированы.
Общеизвестное биологическое значение ДНК и РНК заключаются в том, что ДНК передает наследственную информацию, а РНК участвует в синтезе белка и кодирует белковую структуру.
Однако существуют версии, что эта молекула связана с нашей духовной жизнью. Что такое ДНК человека в этом смысле? Она содержит всю информацию о нем, его жизнедеятельности и наследственности. Метафизики считают, что опыт прошлых жизней, восстановительные функции ДНК и даже энергия Высшего «Я» — Творца, Бога содержится в ней.
По их мнению, цепочки содержат коды, касающиеся всех аспектов жизни, включая и духовную часть. Но некоторая информация, например, о восстановлении своего тела, расположена в структуре кристалла многомерного пространства, находящегося вокруг ДНК. Она представляет собой двенадцатигранник и является памятью всей жизненной силы.
Ввиду того, что человек не обременяет себя духовными знаниями, обмен информации в ДНК с кристаллической оболочкой происходит очень медленно. У среднестатистического человека он составляет всего пятнадцать процентов.
Предполагается, что это было сделано специально для сокращения жизни человека и падения на уровень дуальности. Таким образом, у человека растет кармический долг, а на планете поддерживается необходимый для некоторых сущностей уровень вибрации.
www.syl.ru
Дидактический материал по теме»Нуклеиновые кислоты» (10 класс)
БИОПОЛИМЕРЫ: НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
«Нуклеус» (от лат.) – ядро. Впервые были обнаружены в ядре. Играют важную роль в синтезе белков в клетке. НК – биополимеры. Мrдо 13 млн. Мономерами НК являются нуклеотиды. Обнаружены в ядрах лейкоцитов в 1869 году Ф. Мишером.
Нахождение в клетке: ДНК – ядро, митохондрии, хлоропласты; РНК – ядро, митохондрии, рибосомы, хлоропласты.
Нахождение в ядре: ДНК – хромосомы, РНК – ядрышко.
1. Сравните нуклеиновые кислоты:
Признаки сравнения
ДНК
РНК
иРНК
тРНК
рРНК
Биополимер:
одинарная нить
двойная спираль
Строение нуклеотида: углевод+азот. основание+остаток H3PO4
Углевод:
рибоза
дезоксирибоза
Азотистые основания:
аденин
гуанин
цитозин
тимин
урацил
Функции:
1) определяют структуру и функционирование рибосом
2) транспортируют аминокислоты к рибосомам
3) определяет порядок аминокислот в молекулах белка
4) передают информацию о структуре белка к рибосомам
5) являются носителями наследственной информации
2. Дополните схемы:
Строение нуклеотида ДНК:
Азотистое основание – Углевод … – Остаток …
аденин, или …, или
…, или …
Строение нуклеотида РНК:
Азотистое основание – Углевод … – Остаток …
аденин, или …, или
…, или …
3. Используя условные обозначения (Ф – остаток фосфорной кислоты, Др – дезоксирибоза, Р – рибоза, А /Т, У, Г, Ц/ – азотистое основание аденин /тимин, урацил, гуанин, цитозин/), запишите нуклеотиды-мономеры ДНК и РНК.
4. Вставьте в текст необходимые слова:
ДНК и РНК – биополимеры, состоящие из мономеров – …(1). В составе …(1) ДНК три компонента – углевод …(2), одно из азотистых оснований /…(3), либо …(4), либо …(5), либо …(6)/ и остаток фосфорной кислоты. В составе …(1) РНК – углевод …(7), азотистое основание /…(3), либо …(4), либо …(5), либо …(8)/ и остаток фосфорной кислоты. Молекула ДНК представляет собой …(9), цепи которой соединены водородными связями между …(10) азотистыми основаниями: … – …(11), … – …(12). Порядок расположения нуклеотидов в молекуле ДНК определяет …(13) белка. Информация о строении белка передается в цитоплазму особыми молекулами, которые называются …(14). Другие молекулы – …(15) – подносят аминокислоты к рибосомам, своеобразным фабрикам по производству белков, структуру и функционирование которых определяют …(16).
А – Т – А – ? – Г – Т – ? – ? – Г – Г – Ц
? – ? – ? – Т – ? – ? – Г – А – ? – ? – ?
6. Назовите одним словом или понятием:
азотистое основание, остаток фосфорной кислоты, углевод – пятиуглеродный сахар;
аденин – тимин, гуанин – цитозин, водородные связи;
ДНК, т-РНК, и-РНК, р-РНК;
рибоза, полинуклеотид, синтез белка;
двойная спираль, принцип комплементарности, носитель наследственной информации.
7. Найдите «лишнее» слово (словосочетание):
нуклеотид, азотистое основание, остаток азотистой кислоты, остаток фосфорной кислоты;
рибоза, дезоксирибоза, урацил, остаток фосфорной кислоты;
дезоксирибоза, аденин, урацил, остаток фосфорной кислоты;
полинуклеотид, ДНК, двойная спираль, и-РНК;
тимин – аденин, аденин – цитозин, цитозин – гуанин.
8. Установите соответствие: ДНК: № … РНК: № …
Варианты ответов:
Урацил входит в состав нуклеотидов.
Состоит из мономеров – нуклеотидов.
Содержит углевод рибозу.
Содержит углевод дезоксирибозу.
Азотистое основание гуанин входит в состав полинуклеотидной цепи.
В состав нуклеотидов входит цитозин.
Двойная спираль.
Содержит азотистое основание аденин.
Содержит азотистое основание тимин.
Нуклеотид содержит остаток фосфорной кислоты.
Является носителем наследственной информации.
Цепи соединены по принципу комплементарности.
Три типа, образующих функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.
Одноцепочечная молекула.
9. Запишите фрагмент двойной полинуклеотидной цепи ДНК, используя следующие обозначения: Др – дезоксирибоза, Ф – остаток фосфорной кислоты, А (Т, Г, Ц) – азотистое основание аденин (тимин, гуанин, цитозин).
? – Др – ?
≡
Ц – ? – Ф
? – ? – Т
=
? – Др – ?
? – ? – ?
=
А – ? – ?
? – ? – Г
≡
? – ? – ?
? – ? – Ц
≡
? – ? – ?
Ф – ? – А
=
? – ? – ?
10. Задачи:
Одна из цепей фрагмента молекулы ДНК имеет следующее строение: А – Ц – Г – Г – Т – А – Т – Ц – Г. Укажите строение противоположной цепи. Какова длина этого фрагмента ДНК (каждый нуклеотид занимает 0,34 нм)? Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК на этом участке цепи ДНК.
В ДНК обнаружено 900 адениловых нуклеотидов, составляющих 32% от общего числа нуклеотидов этой молекулы. Определите, сколько содержится других нуклеотидов в ДНК? Какова длина молекулы?
ТЕСТ.
Мономерами ДНК и РНК являются:
А. Нуклеотиды. Б. Полипептиды.
В. Нуклеиновые кислоты. Г. Дезоксирибоза и рибоза.
В отличие от ДНК в состав мономера рибонуклеиновой кислоты вместо азотистого основания:
А. Тимин входит азотистое основание урацил.
Б. Урацил входит азотистое основание тимин.
В. Тимин входит азотистое основание аденин.
Г. Цитозин входит азотистое основание гуанин.
Углевод, входящий в состав р-РНК:
А. Дезоксирибоза. Б. Рибоза.
В. Рибонуклеиновая кислота. Г. Рибосома.
Число гуаниловых (Г) нуклеотидов равно числу комплементарных:
А. Адениловых (А). Б. Тимидиловых (Т).
В. Гуаниловых (Г). Г. Цитидиловых (Ц).
Водородные связи, соединяющие две спирально закрученные цепи ДНК, образуются между:
А. Комплементарными азотистыми основаниями.
Б. Остатками фосфорной кислоты.
В. Углеводами, входящими в состав нуклеотидов.
Г. Азотистыми основаниями и остатками фосфорной кислоты.
Носителем наследственной информации является:
А. Рибосомная РНК. Б. иРНК. В. ДНК. Г. тРНК.
Местонахождение молекул ДНК в клетке:
А. Входят в состав клеточной мембраны. Б. В цитоплазме.
В. В рибосомах клеток. Г. В основном в ядре.
Азот. основания, входящие в состав и ДНК, и РНК:
А. Тимин, цитозин, гуанин. Б. Аденин, цитозин, гуанин.
В. Тимин, аденин, цитозин. Г. Цитозин, гуанин, урацил.
Комплементарные основания – это:
А. Тимин – аденин. Б. Тимин – урацил.
В. Гуанин – аденин. Г. Цитозин – тимин.
Двойная спираль – это:
А. т-РНК. Б. и-РНК. В. ДНК. Г. р-РНК.
Число тимидиловых (Т) нуклеотидов ДНК равно числу комплементарных:
А. Адениловых (А). Б. Тимидиловых (Т).
В. Гуаниловых (Г). Г. Цитидиловых (Ц).
Передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам:
А. ДНК. Б. Матричные РНК.
В. Транспортные РНК. Г. Рибосомные РНК.
infourok.ru
Молекула ДНК. Структура молекулы ДНК :: SYL.ru
Молекула ДНК состоит из двух нитей, образующих двойную спираль. Впервые ее структура была расшифрована Френсисом Криком и Джеймсом Уотсоном в 1953 году.
Поначалу молекула ДНК, состоящая из пары нуклеотидных, закрученных друг вокруг друга цепочек, порождала вопросы о том, почему именно такую форму она имеет. Ученые назвали этот феномен комплементарностью, что означает, что в ее нитях друг напротив друга могут находиться исключительно определенные нуклеотиды. К примеру, напротив тимина всегда стоит аденин, а напротив цитозина – гуанин. Эти нуклеотиды молекулы ДНК и называются комплементарными.
Схематически это изображается так:
Т — А
Ц — Г
Данные пары образуют химическую нуклеотидную связь, которая определяет порядок расстановки аминокислот. В первом случае она немного слабее. Связь между Ц и Г более прочная. Некомплементарные нуклеотиды между собой пары не образуют.
О строении
Итак, строение молекулы ДНК особое. Такую форму она имеет неспроста: дело в том, что количество нуклеотидов очень большое, и для размещения длинных цепочек необходимо много места. Именно по этой причине цепочкам присуще спиральное закручивание. Это явление названо спирализацией, оно позволяет нитям укорачиваться где-то в пять-шесть раз.
Некоторые молекулы такого плана организм использует очень активно, другие — редко. Последние, помимо спирализации, подвергаются еще и такой «компактной упаковке», как суперспирализация. И тогда длина молекулы ДНК уменьшается в 25-30 раз.
Что такое «упаковка» молекулы?
В процессе суперспирализации задействуются гистоновые белки. Они имеют структуру и вид катушки для ниток или стержня. На них и наматываются спирализованные нити, которые становятся сразу «компактно упакованными» и занимают мало места. Когда возникает необходимость использования той или иной нити, она сматывается с катушки, к примеру, гистонового белка, и спираль раскручивается в две параллельные цепочки. Когда молекула ДНК пребывает именно в таком состоянии, с нее можно считывать необходимые генетические данные. Однако есть одно условие. Получение информации возможно, только если структура молекулы ДНК имеет раскрученный вид. Хромосомы, доступные для считывания, называются эухроматинами, а если они суперсипирализованы, то это уже гетерохроматины.
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты, как и белки, являются биополимерами. Главная функция – это хранение, реализация и передача наследственной (генетической информации). Они бывают двух типов: ДНК и РНК (дезоксирибонуклеиновые и рибонуклеиновые). Мономерами в них выступают нуклеотиды, каждый из которых имеет в своем составе остаток фосфорной кислоты, пятиуглеродный сахар (дезоксирибоза/рибоза) и азотистое основание. В ДНК код входит 4 вида нуклеотидов — аденин (А)/ гуанин (Г)/ цитозин (Ц)/ тимин (Т). Они отличаются по содержащемуся в их составе азотистому основанию.
В молекуле ДНК количество нуклеотидов может быть огромным – от нескольких тысяч до десятков и сотен миллионов. Рассмотреть такие гигантские молекулы можно через электронный микроскоп. В этом случае удастся увидеть двойную цепь из полинуклеотидных нитей, которые соединены между собой водородными связями азотистых оснований нуклеотидов. 
Исследования
В ходе исследований ученые обнаружили, что виды молекул ДНК у разных живых организмов отличаются. Также было установлено, что гуанин одной цепи может связываться только лишь с цитозином, а тимин — с аденином. Расположение нуклеотидов одной цепи строго соответствует параллельной. Благодаря такой комплементарности полинуклеотидов молекула ДНК способна к удвоению и самовоспроизведению. Но сначала комплементарные цепи под воздействием специальных ферментов, разрушающих парные нуклеотиды, расходятся, а затем в каждой из них начинается синтез недостающей цепи. Это происходит за счет имеющихся в большом количестве в каждой клетке свободных нуклеотидов. В результате этого вместо «материнской молекулы» формируются две «дочерние», идентичные по составу и структуре, и ДНК-код становится исходным. Данный процесс является предшественником клеточного деления. Он обеспечивает передачу всех наследственных данных от материнских клеток дочерним, а также всем последующим поколениям.
Как читается генный код?
Сегодня вычисляется не только масса молекулы ДНК — можно узнать и более сложные, ранее не доступные ученым данные. Например, можно прочитать информацию о том, как организм использует собственную клетку. Конечно, сначала сведения эти находятся в закодированном виде и имеют вид некой матрицы, а потому ее необходимо транспортировать на специальный носитель, коим выступает РНК. Рибонуклеиновой кислоте под силу просачиваться в клетку через мембрану ядра и уже внутри считывать закодированную информацию. Таким образом, РНК – это переносчик скрытых данных из ядра в клетку, и отличается она от ДНК тем, что в её состав вместо дезоксирибозы входит рибоза, а вместо тимина – урацил. Кроме того, РНК одноцепочная.
Синтез РНК
Глубокий анализ ДНК показал, что после того как РНК покидает ядро, она попадает в цитоплазму, где и может быть встроена как матрица в рибосомы (специальные ферментные системы). Руководствуясь полученной информацией, они могут синтезировать соответствующую последовательность белковых аминокислот. О том, какую именно разновидность органического соединения необходимо присоединить к формирующейся белковой цепи, рибосома узнает из триплетного кода. Каждой аминокислоте соответствует свой определенный триплет, который ее и кодирует.
После того как формирование цепочки завершено, она приобретает конкретную пространственную форму и превращается в белок, способный осуществлять свои гормональные, строительные, ферментные и иные функции. Для любого организма он является генным продуктом. Именно из него определяются всевозможные качества, свойства и проявления генов.
Гены
В первую очередь процессы секвенирования разрабатывались с целью получения информации о том, сколько генов имеет структура молекулы ДНК. И, хотя исследования позволили ученым далеко продвинуться в этом вопросе, узнать точное их количество пока что не представляется возможным.
Еще несколько лет назад предполагалось, что молекулы ДНК содержат приблизительно 100 тыс. генов. Немного погодя цифра уменьшилась до 80 тысяч, а в 1998 г. генетиками было заявлено, что в одной ДНК присутствует только 50 тысяч генов, которые являются всего лишь 3 % всей длины ДНК. Но поразили последние заключения генетиков. Теперь они утверждают, что в геном входит 25-40 тысяч упомянутых единиц. Получается, что за кодирование белков отвечает только 1,5 % хромосомной ДНК.
На этом исследования не прекратились. Параллельная команда специалистов генной инженерии установила, что численность генов в одной молекуле составляет именно 32 тысячи. Как видите, получить окончательный ответ пока что невозможно. Слишком много противоречий. Все исследователи опираются только на свои полученные результаты.
Было ли эволюционирование?
Несмотря на то что нет никаких доказательств эволюции молекулы (так как строение молекулы ДНК хрупкое и имеет малый размер), все же учеными было высказано одно предположение. Исходя из лабораторных данных, они озвучили версию следующего содержания: молекула на начальном этапе своего появления имела вид простого самовоспроизводящегося пептида, в состав которого входило до 32 аминокислот, содержащихся в древних океанах.
После саморепликации, благодаря силам естественного отбора, у молекул появилась способность защищать себя от воздействия внешних элементов. Они стали дольше жить и воспроизводиться в больших количествах. Молекулы, нашедшие себя в липидном пузыре, получили все шансы для самовоспроизведения. В результате череды последовательных циклов липидные пузыри приобрели форму клеточных мембран, а уже далее — всем известных частиц. Следует отметить, что сегодня любой участок молекулы ДНК представляет собой сложную и четко функционирующую структуру, все особенности которой учеными до конца еще не изучены.
Современный мир
Недавно ученые из Израиля разработали компьютер, которому под силу выполнять триллионы операций в секунду. Сегодня это самая быстрая машина на Земле. Весь секрет заключается в том, что инновационное устройство функционирует от ДНК. Профессора говорят, что в ближайшей перспективе такие компьютеры смогут даже вырабатывать энергию.
Специалисты из института Вейцмана в Реховоте (Израиль) год назад заявили о создании программируемой молекулярной вычислительной машины, состоящей из молекул и ферментов. Ими они заменили микрочипы из кремния. К настоящему времени команда еще продвинулась вперед. Теперь обеспечить компьютер необходимыми данными и предоставить нужное топливо может всего одна молекула ДНК.
Биохимические «нанокомпьютеры» — это не выдумка, они уже существуют в природе и проявлены в каждом живом существе. Но зачастую они не управляются людьми. Человек пока что не может оперировать геном какого-либо растения, чтобы рассчитать, скажем, число «Пи».
Идея об использовании ДНК для хранения/обработки данных впервые посетила светлые головы ученных в 1994 году. Именно тогда для решения простой математической задачи была задействована молекула. С того момента ряд исследовательских групп предложил различные проекты, касающиеся ДНК-компьютеров. Но здесь все попытки основывались только на энергетической молекуле. Невооруженным глазом такой компьютер не увидишь, он имеет вид прозрачного раствора воды, находящегося в пробирке. В нем нет никаких механических деталей, а только триллионы биомолекулярных устройств — и это только в одной капле жидкости!
ДНК человека
Какой вид у ДНК человека, людям стало известно в 1953 году, когда ученые впервые смогли продемонстрировать миру двухцепочную модель ДНК. За это Кирк и Уотсон получили Нобелевскую премию, так как данное открытие стало фундаментальным в 20 веке.
Со временем, конечно, доказали, что не только так, как в предложенном варианте, может выглядеть структурированная молекула человека. Проведя более детальный анализ ДНК, открыли А-, В- и левозакрученную форму Z-. Форма А- зачастую является исключением, так как образуется только в том случае, если наблюдается недостаточность влаги. Но это возможно разве что при лабораторных исследованиях, для естественной среды это аномально, в живой клетке такой процесс происходить не может.
Форма В- является классической и известна как двойная правозакрученная цепь, а вот форма Z- не только закручена в обратном направлении, влево, но также имеет более зигзагообразный вид. Учеными выделена еще и форма G-квадруплекс. В ее структуре не 2, а 4 нити. По мнению генетиков, возникает такая форма на тех участках, где имеется избыточное количество гуанина.
Искусственная ДНК
Сегодня уже существует искусственная ДНК, являющаяся идентичной копией настоящей; она идеально повторяет структуру природной двойной спирали. Но, в отличие от первозданного полинуклеотида, в искусственном — всего два дополнительных нуклеотида.
Так как дубляж создавался на основе информации, полученной в ходе различных исследований настоящей ДНК, то он также может копироваться, самовоспроизводиться и эволюционировать. Над созданием такой искусственной молекулы специалисты работали около 20 лет. В результате получилось удивительное изобретение, которое может пользоваться генетическим кодом так же, как и природная ДНК.
К четырем имеющимся азотистым основаниям генетики добавили дополнительные два, которые создали методом химической модификации естественных оснований. В отличие от природной, искусственная ДНК получилась достаточно короткой. Она содержит только 81 пару оснований. Тем не менее она также размножается и эволюционирует.
Репликация молекулы, полученной искусственным путем, имеет место благодаря полимеразной цепной реакции, но пока что это происходит не самостоятельно, а через вмешательство ученых. В упомянутую ДНК они самостоятельно добавляют необходимые ферменты, помещая ее в специально подготовленную жидкую среду.
Конечный результат
На процесс и конечный итог развития ДНК могут влиять различные факторы, например мутации. Это обуславливает обязательное изучение образцов материи, чтобы результат анализов был достоверным и надежным. В качестве примера можно привести тест на отцовство. Но не может не радовать, что такие казусы, как мутация, встречаются редко. Тем не менее образцы материи всегда перепроверяют, чтобы на основе анализа получить более точную информацию.
ДНК растений
Благодаря высоким технологиям секвенирования (HTS) совершена революция и в области геномики — выделение ДНК из растений также возможно. Конечно, получение из растительного материала молекулярной массы ДНК высокого качества вызывает некоторые трудности, обусловленные большим числом копий митохондрий и хлоропластов ДНК, а также высоким уровнем полисахаридов и фенольных соединений. Для выделения рассматриваемой нами структуры в этом случае задействуются самые разные методы.
Водородная связь в ДНК
За водородную связь в молекуле ДНК отвечает электромагнитное притяжение, создаваемое между положительно заряженным атомом водорода, который присоединен к электроотрицательному атому. Данное дипольное взаимодействие не подпадает под критерий химической связи. Но она может осуществиться межмолекулярно либо в различных частях молекулы, т. е. внутримолекулярно.
Атом водорода присоединяется к электроотрицательному атому, являющемуся донором данной связи. Электроотрицательным атомом может быть азот, фтор, кислород. Он — путем децентрализации — привлекает к себе электронное облако из водородного ядра и делает атом водорода заряженным (частично) положительно. Так как размер Н маленький, по сравнению с другими молекулами и атомами, заряд получается также малым.
Расшифровка ДНК
Прежде чем расшифровать молекулу ДНК, ученные сначала берут огромное количество клеток. Для наиболее точной и успешной работы их необходимо около миллиона. Полученные в процессе изучения результаты постоянно сравнивают и фиксируют. Сегодня расшифровка генома – это уже не редкость, а доступная процедура.
Конечно, расшифровывать геном одной клетки — это нецелесообразное занятие. Полученные в ходе таких исследований данные для ученых не представляют никакого интереса. Но важно понимать, что все существующие на данный момент методы декодировки, несмотря на их сложность, недостаточно эффективны. Они позволят считывать только 40-70 % ДНК.
Однако гарвардские профессора недавно заявили о способе, благодаря которому можно расшифровать 90 % генома. Методика основана на добавлении к выделенным клеткам молекул-праймеров, с помощью них и начинается репликация ДНК. Но даже и этот метод нельзя считать успешным, его еще нужно доработать, прежде чем открыто использовать в науке.
www.syl.ru
