Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 6.
Нуклеиновые кислоты. Строение и функции. АТФ
1. Основные вопросы теории
Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus – ядро) – азотфосфорсодержащие органические соединения, гетерополимеры, обеспечивающие хранение и реализацию наследственной информации. Нуклеиновые кислоты открыл Ф. Мишер в 1868 г. (лейкоциты, сперматозоиды). Они могут находиться в ядре, цитоплазме, митохондриях, пластидах.
Нуклеиновые кислоты – биополимеры, мономер – нуклеотид.
Азотистые основания
|
↓ |
↓ |
|
пурины |
пиримидины |
|
2 кольца |
1 кольцо |
|
А (аденин) |
Ц (цитозин) |
|
Г (гуанин) |
Т (тимин) |
|
У (урацил) |
азотистое основание + пентоза = нуклеозид
ДНК
ДНК – двойная спираль пар комплементарных, антипараллельных, полинуклеотидных цепей.
Мономер – дезоксирибонуклеотид: фосфат, дезоксирибоза, азотистые основания: А, Т, Ц, Г.
Уровни организации молекулы ДНК
(Видеофрагмент «Строение молекулы ДНК».)
Цепи антипараллельны, т.к. одна образуется в направлении от 5’→3’, а другая от 3’→5’ (А. Тодд, 1950 г.).
Цепи комплементарны из-за спаривания оснований: А=Т; Ц≡Г. Последовательность оснований одной цепи автоматически определяет последовательность оснований другой цепи.
(Видеофрагмент «Принцип комплементарности».)
Правило Э. Чаргаффа (1951 г.): сумма пуриновых оснований (А, Г) в ДНК всегда равна сумме пиримидиновых (Ц, Т). Количество А равно количеству Т, а количество Г равно количеству Ц.
В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК. Шаг спирали – 3,4 нм, между нуклеотидами – 0,34 нм, в каждом шаге – 10 нуклеотидов, диаметр спирали – 2 нм.
При соединении ДНК с белками-гистонами степень спирализации молекулы ДНК повышается – возникает суперспираль ДНК, толщина которой возрастает, а длина сокращается. Выделяют 4 уровня компактизации ДНК:
1. Нуклеосомный (двойная спираль ДНК + 8 гистонов).
2. Нуклеомерный (спираль из нуклеосомной нити (6–8 нуклеосом в глобулу с образованием фибриллы – соленоид).
3. Хромомерный (петли фибрилл объединены скрепками из негистоновых белков).
4. Хромонемный (петли в стопки – хроматин, при суперспирализации – хроматиды).
При изменении условий ДНК, подобно белкам, может подвергаться денатурации, называемой плавлением. При возврате к нормальным условиям ДНК ренатурирует (репарация).
Репликация (редупликация) – самоудвоение ДНК
С помощью фермента геликазы спираль ДНК раскручивается из-за разрыва водородных связей. На каждой из цепей по принципу комплементарности синтезируется новая цепь ДНК из свободных нуклеотидов ядра. Это осуществляет фермент ДНК-полимераза, который движется в направлении 5’→3’. Поскольку цепи антипараллельны, ДНК-полимераза непрерывно строит лишь одну новую цепь. Другая строится короткими участками, которые потом сшивает фермент ДНК-лигаза.
(Видеофрагмент «Репликация ДНК».)
Функции ДНК
Хранение, передача, воспроизведение генетической информации в ряду поколений. ДНК содержит информацию о первичной структуре белка.
РНК
РНК – биополимер, мономер – рибонуклеотид: фосфат, рибоза, азотистые основания (А, У, Г, Ц); меньше М и размеры (70–4500 нуклеотидов).
По структуре РНК
|
↓ |
↓ |
|
одноцепочные |
двуцепочные |
|
перенос информации о структуре белков, участие в синтезе белков |
хранители генетической информации у ретровирусов |
|
ядрышко, рибосомы, цитоплазма, митохондрии, хлоропласты |
Виды РНК
(Видеофрагмент Строение тРНК.)
АТФ
АТФ – органическое соединение – нуклеотид: аденозин (аденин+рибоза) + остатки фосфорной кислоты (Ф), соединенные макроэргической связью (~)
АТФ образуется в процессе клеточного дыхания в митохондриях (окислительное фосфорилирование) и в процессе фотосинтеза в хлоропластах (фотофосфорилирование).
АТФ – вещество-макроэрг, т.к. два концевых остатка фосфорной кислоты в АТФ связаны между собой макроэргической связью.
При гидролитическом отщеплении одной фосфатной группы выделяется 30,6 кДж.
|
аденозин-Ф~Ф~Ф +Н2О |
→ |
аденозин-Ф~Ф + Ф + 30,6 кДж |
|
АТФ |
АДФ |
При последующем отщеплении фосфатной группы выделяется 30,6 кДж.
|
аденозин-Ф~Ф +Н2О |
→ |
аденозин-Ф +Ф + 30,6 кДж |
|
АДФ |
АМФ |
При отщеплении последней фосфатной группы выделяется 13,8 кДж.
|
аденозин-Ф + Н2О |
→ |
Аденозин + Ф + 13,8 кДж |
|
АМФ |
Функции: АТФ – универсальный носитель энергии клетки.
2. Тесты с выбором одного правильного ответа
1. Нуклеиновые кислоты, в отличие от крахмала, содержат атомы:
а) азота и фосфора;
б) водорода и кислорода;
в) калия и кальция;
г) серы и магния.
2. Молекулы ДНК находятся в хромосомах, митохондриях и хлоропластах клеток:
а) бактерий;
б) эукариот;
в) прокариот;
г) бактериофагов.
3. В состав нуклеиновых кислот могут входить углеводы:
а) глюкоза и сахароза;
б) пировиноградная и молочная кислоты;
в) рибоза и дезоксирибоза;
г) дезоксирибоза и мальтоза.
4. Рибоза, в отличие от дезоксирибозы, входит в состав:
а) ДНК;
б) иРНК;
в) белков;
г) полисахаридов.
5. Комплементарные нуклеотиды в нуклеиновых кислотах соединяются … связью.
а) пептидной;
б) фосфодиэфирной;
в) водородной;
г) гликозидной.
6. Первичная структура ДНК представляет собой:
а) простую неразветвленную правозакрученную спираль;
б) двойную правозакрученную спираль в комплексе с белками;
в) линейную последовательность нуклеотидов;
г) двойную неразветвленную правозакрученную спираль.
7. В молекуле ДНК количество нуклеотидов с Т составляет 10% от общего числа. Какой процент нуклеотидов с Ц в этой молекуле?
а) 15%;
б) 20%;
в) 45%;
г) 40%.
8. Первичная, вторичная и третичная структуры молекулы характерны для:
а) гликогена;
б) аденина;
в) аминокислоты;
г) ДНК.
9. Принцип комплементарности соблюдается в молекуле:
а) белка;
б) иРНК;
в) целлюлозы;
г) ДНК.
10. ДНК медведя отличается от ДНК осла:
а) набором нуклеотидов;
б) функциями;
в) последовательностью нуклеотидов;
г) сложностью организации.
11. Урацил входит в состав:
а) РНК;
б) ДНК;
в) гликогена;
г) инсулина.
12. ДНК пчелы отличается от ДНК другой пчелы:
а) составом нуклеотидов;
б) функциями;
в) размерами;
г) последовательностью нуклеотидов.
13. Нуклеотиды являются мономерами:
а) белков;
б) липидов;
в) углеводов;
г) РНК.
14. С помощью молекул иРНК осуществляется передача наследственной информации:
а) из ядра к митохондрии;
б) из одной клетки в другую;
в) из ядра к рибосоме;
г) от родителей потомству.
15. Из остатков азотистого основания, дезоксирибозы и фосфорной кислоты состоит:
а) нуклеотид РНК;
б) нуклеотид ДНК;
в) тРНК;
г) иРНК.
16. Принцип комплементарности лежит в основе взаимодействия:
а) аминокислот и образования первичной структуры белка;
б) нуклеотидов и образования двуцепочной молекулы ДНК;
в) глюкозы и образования молекулы полисахарида клетчатки;
г) глицерина и жирных кислот и образования молекулы жира.
17. РНК в клетках участвует в:
а) хранении наследственной информации;
б) биосинтезе белков;
в) биосинтезе углеводов;
г) регуляции обмена жиров.
18. Молекулы ДНК представляют собой материальную основу наследственности, так как в них закодирована информация о структуре молекул:
а) полисахаридов;
б) белков;
в) липидов;
г) аминокислот.
19. Какие вещества служат универсальным биологическим аккумулятором энергии в клетке?
а) белки;
б) липиды;
в) ДНК;
г) АТФ.
20. Синтез молекул АТФ в клетке может происходить в:
а) митохондриях и хлоропластах;
б) ядре и рибосомах;
в) аппарате Гольджи и лизосомах;
г) хромосомах и ядрышке.
3. Тесты с выбором нескольких правильных ответов
а) цитоплазме;
б) ядре;
в) митохондриях;
г) рибосомах;
д) хлоропластах;
е) лизосомах.
а) переносит наследственную информацию из ядра к рибосоме;
б) в состав нуклеотидов входят остатки азотистых оснований, углевода и фосфорной кислоты;
в) состоит из одной полинуклеотидной цепи;
г) состоит из связанных между собой двух полинуклеотидных нитей;
д) в ее состав входит углевод рибоза и азотистое основание урацил;
е) в ее состав входит углевод дезоксирибоза и азотистое основание тимин.
а) три остатка фосфорной кислоты;
б) один остаток фосфорной кислоты;
в) дезоксирибозу;
г) аденин;
д) рибозу;
е) тимин.
4. Установите соответствие
1. Установите соответствие между признаками нуклеиновых кислот и их видами.
|
Признаки нуклеиновых кислот |
Виды нуклеиновых кислот |
|
А) состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль. Б) состоит из одной неспирализованной полинуклеотидной цепи. В) передает наследственную информацию от ядра к рибосоме. Г) является хранителем наследственной информации. Д) состоит из нуклеотидов: А, Т, Г, Ц. Е) состоит из нуклеотидов: А, У, Г, Ц. |
1) ДНК; 2) иРНК. |
|
А |
Б |
В |
Г |
Д |
Е |
5. Установите последовательность
1. Установите, в какой последовательности происходит процесс редупликации ДНК.
А) раскручивание спирали молекулы.
Б) воздействие фермента ДНК-полимеразы на молекулу.
В) отделение одной цепи от другой на части молекулы ДНК.
Г) присоединение к каждой цепи ДНК комплементарных нуклеотидов.
Д) образование двух молекул ДНК из одной.
6. Выберите верные утверждения
В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру белка.
Первичная структура ДНК – двутяжевая спираль.
Плавление – это денатурация ДНК.
Диаметр спирали ДНК – 2 нм.
Мономер белка – нуклеотид.
Нуклеотид состоит из пентозы, азотистого основания и фосфата.
Цепи ДНК антипараллельны.
Редупликацию ДНК осуществляет только фермент ДНК-полимераза.
Количество А равно количеству Т, а количество Г равно количеству Ц – это правило Чаргаффа.
Комплементарность – это редупликация ДНК.
Порядок соединения нуклеотидов в одной цепи произвольный.
Нуклеозид = нуклеотид.
ДНК у прокариот не имеет ни 3, ни 5 концов.
ДНК отвечает за передачу и хранение наследственной информации.
ДНК имеет четвертичную структуру.
Нуклеиновые кислоты – это, в основном, ядерные кислоты.
В 1868 г. впервые нуклеиновые кислоты были описаны Ф. Мишером.
Различают иРНК, тРНК, рРНК, рибозим РНК, внеклеточную РНК.
Репарация – восстановление структуры ДНК.
Две цепи ДНК в двойной спирали удерживаются тремя водородными связями между аденином и тимином и двумя – между цитозином и гуанином.
7. Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их
(укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, объясните их)
1. Информационная РНК синтезируется на молекуле ДНК. 2. Ее длина не зависит от объема копируемой информации. 3. Количество иРНК составляет 85% от всего количества РНК в клетке. 4. В клетке существует три вида РНК. 5. Каждая тРНК присоединяет определенную аминокислоту и транспортирует ее к рибосомам. 6. У эукариот тРНК намного длиннее, чем иРНК.
8. Дайте развернутый ответ на вопросы
1. Строение молекулы какого мономера изображено на представленной схеме?
2. Что обозначено буквами А, Б, В?
3. Назовите виды биополимеров, в состав которых входит данный мономер.