Тема: Нуклеиновые кислоты. ДНК

клетке, строению, функциям.
На дом: § 4
Глава I. Химический состав

клетки

и пиримидиновые основания, пентозу и фосфорную кислоту. Нуклеиновые кислоты содержат

С, Н, О, Р и N.
Различают два класса нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие сахар рибозу (С5Н10О5) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие сахар дезоксирибозу (С5Н10О4).

Нуклеиновые кислоты (НК)

Значение нуклеиновых кислот для живых организмов заключается в обеспечении хранения, реализации и передачи наследственной информации.
ДНК содержатся в ядре, митохондриях и хлоропластах – хранят генетическую информацию. РНК – содержится еще и в цитоплазме и отвечает за биосинтез белка.

Фосфорной кислоты;

2. Дезоксирибозы;

3. Азотистого основания (пуринового — аденина, гуанина или

пиримидинового — тимина, цитозина).

Трехмерная модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. американским биологом Дж.Уотсоном и английским физиком Ф.Криком. За свои исследования они были удостоены Нобелевской премии.

Нуклеиновые кислоты (НК)

обеспечивает хранение, реализацию и передачу наследственной информации. Содержится в ядре,

митохондриях и пластидах.

различных организмов, выявил следующую закономерность:

в любом фрагменте ДНК содержание остатков

гуанина всегда точно соответствует содержанию цитозина, а аденина — тимину.

Это положение получило название "правила Чаргаффа":
А + Г
А = Т; Г = Ц или ——— = 1
Ц + Т

модели молекулы ДНК.
ДНК представляет собой двойную спираль. Ее молекула образована

двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга, и вместе вокруг воображаемой оси.
Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм, шаг общей спирали, на который приходится 10 пар нуклеотидов — 3,4 нм. Длина молекулы — до нескольких сантиметров.
Молекулярный вес составляет десятки и сотни миллионов. В ядре клетки человека общая длина ДНК около 2м.

из трех частей: азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и фосфорной

кислоты.
Азотистые основания имеют циклическую структуру, в состав которой наряду с атомами углерода входят атомы других элементов, в частности азота. За присутствие в этих соединениях атомов азота они и получили название азотистых, а поскольку они обладают щелочными свойствами — оснований. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов.

своей молекулы одно кольцо. К наиболее распространенным пиримидиновым основаниям относятся

тимин, цитозин.
Пуриновые основания являются производными пурина, имеющего два кольца. К пуриновым основаниям относятся аденин и гуанин.

реакции конденсации между нуклеозидом и фосфорной кислотой образуется нуклеотид.

Названия нуклеотидов

отличаются от названий соответствующих оснований. И те, и другие принято обозначать заглавными буквами (А,Т,Г,Ц):

Аденин – адениловый; гуанин – гуаниловый; цитозин – цитидиловый; тимин – тимидиловый нуклеотиды.

Характеристика ДНК

между 3'-углеродом остатка сахара одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты

другого возникает фосфодиэфирная связь.
В результате образуются неразветвленные полинуклеотидные цепи. Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5'-углеродом (его называют 5'-концом), другой –3'-углеродом (3'-концом).

Характеристика ДНК

молекуле ДНК удерживаются друг около друга благодаря возникновению водородных связей

между азотистыми основаниями нуклеотидов, располагающихся друг против друга.

В основе лежит принцип комплементарного взаимодействия пар оснований: против аденина - тимин на другой цепи, а против гуанина - цитозин на другой, то есть аденин комплементарен тимину и между ними две водородные связи, а гуанин — цитозину (три водородные связи).

Комплементарностью называют способность нуклеотидов к избирательному соединению друг с другом.

Характеристика ДНК

находится 5'-конец другой.

На периферию молекулы обращен сахаро-фосфатный остов. Внутрь молекулы

обращены азотистые основания.

Одним из уникальных свойств молекулы ДНК является ее репликация – способность к самоудвоению — воспроизведению точных копий исходной молекулы.

Характеристика ДНК

материнской клетки дочерним во время деления.
Процесс самоудвоения молекулы ДНК называют

репликацией.
Репликация — сложный процесс, идущий с участием ферментов (ДНК-полимераз и других) и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов.

Репликация ДНК

в роли матрицы, по принципу комплементарности достраивается новая цепь. Таким

образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной.

Репликация ДНК

направлении — от 3'-конца к 5'-концу, строя дочернюю цепь антипараллельно

— от 5' к 3'-концу.

Поэтому ДНК-полимераза непрерывно передвигается в направлении 3'→5' по одной цепи, синтезируя дочернюю. Эта цепь называется лидирующей.

Репликация ДНК

в направлении 3'→5'), синтезируя вторую дочернюю цепь фрагментами (их называют

фрагменты Оказаки), которые после завершения репликации сшиваются лигазами в единую цепь. Эта цепь называется отстающей.

Таким образом, на цепи 3'-5' репликация идет непрерывно, а на цепи 5'-3' — прерывисто.

Репликация ДНК

и освободившаяся энергия используется на образование сложноэфирной связи между нуклеотидами.
Во

время репликации энергия молекул АТФ не расходуется, так как для синтеза дочерних цепей при репликации используются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (содержат три остатка фосфорной кислоты).

Репликация ДНК

рисунке цифрами 1 — 6?
Какие пуриновые и пиримидиновые основания входят

в состав ДНК?
Каков диаметр молекулы ДНК и каково расстояние между двумя нуклеотидами одной цепи?
Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?
Как цепи ДНК соединены друг с другом?
Чем образованы "края" молекулы ДНК?

Повторение:

ядре. 6. В комплексе Гольджи.
В рибосомах.
В митохондриях.

Тест 2. Размеры молекулы ДНК

у человека:
Ширина 20 мкм, длина до 8 см.
Ширина 2 мкм, длина до 8 см.
Ширина 20нм, длина до 8 см.
Ширина 2 нм, длина до 8 см.

**Тест 3. В состав молекулы ДНК входят пуриновые основания:
Аденин.
Гуанин.
Тимин.
Цитозин.

Повторение:

потребуется свободных нуклеотидов:
60000.
45000.
30000.
15000.

Тест 5. Нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь:

Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3' атом дезоксирибозы другого.
Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и азотистое основание другого.
Через остатки фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.
Через дезоксирибозы соседних нуклеотидов.

Повторение:

потребуется:
А — 60000, Т — 60000.
А — 30000, Т —

30000.
А — 15000, Т — 15000.
Данных для ответа недостаточно.

Тест 7. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов и 40000 Ц-нуклеотидов. В данном фрагменте Т- и Г-нуклеотидов:
Т — 40000, Г — 30000.
Т — 30000, Г — 40000.
Т — 60000, Г — 80000.
Данных для ответа недостаточно.

**Тест 8. Предложили модель строения молекулы ДНК в 1953 году:
Ф.Крик.
Г.Мендель.
Т.Морган.
Д.Уотсон.

Повторение:

непосредственное участие в синтезе белков.
Обеспечивает синтез углеводов и липидов в

клетке.
Участвует в хранении и передаче наследственной информации.

**Тест 10. Верные суждения:
Цепи нуклеотидов в молекуле ДНК антипараллельны.
Между А- и Т-нуклеотидами 2 водородные связи, между Г- и Ц-нуклеотидами 3 водородные связи.
А- и Т-нуклеотиды относятся к пиримидиновым нуклеотидам.
В состав нуклеотидов ДНК входит сахар рибоза.

Повторение: