Лекция по общей биологии

Лекция № 6 Тема: Нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты, их строение; свойства, типы, биологические функции. Базовые понятия и термины: Нуклеиновые кислоты, ДНК, РНК, р­РНК, т­ РНК, и­РНК, аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил. План: 1. История открытия нуклеотидов. 2. Понятия: нуклеотиды. 3. Понятия: нуклеиновые кислоты, и их строение, разнообразие. 4. Правило Е.Чаргаффа. 5. Параметры ДНК. Комплиментарность. 6. Структура ДНК. 7. Свойства и функции нуклеиновых кислот: ДНК, РНК.   Содержание лекции:                                                                «Нуклеотиды — это те соединения,                                                                   которые связывают    прошлое с                                                                    будущим» 1. История открытия нуклеотидов. В 1868 г. Ф.Миллер выделил нуклеотиды из ядер клеток гноя. Это были органические  соединения, содержащие углерод, фосфор, азот и имели они кислотные свойства. 2.Нуклеотиды  являются мономерами  нуклеиновых кислот, которые состоят из моносахарида: пентоза (рибоза в молекулах РНК и дезоксирибоза в молекулах ДНК), остатка фосфорной кислоты и азотистого основания. Из этих основ в состав РНК входят аденин (А), гуанин (Г), урацил (У) и цитозин (Ц),   а   в   состав   ДНК   ­   аденин   (А),   гуанин   (Г),   тимин   (Т)   и   цитозин   (Ц). (Особенности   нуклеотидов   в   основном   определяется   азотными   основами, которые   входят   в   их   состав,   поэтому   условно   нуклеотиды   обозначают первыми буквами названий основ.) Особенности   нуклеотидов   в   основном   определяются   азотными основаниями,   входящих   в   их   состав.   Поэтому,   условно   нуклеотиды обозначают   первыми   буквами   названий   основ.   Нуклеотиды   способны   к полимеризации.   Проявляют  амфотерные   свойства.   Нуклеотиды   хорошо растворимы в воде. Кроме   того,   что   нуклеотиды  являются  мономерами   нуклеиновых кислот, они еще играют роль  коферментов, без которых не может работать целый ряд важных ферментов. Еще одна функция нуклеотидов ­ образование макроэргических   соединений   путем   присоединения   остатков   фосфорной кислоты.   Именно   в   такой   форме   сохраняется   и   используется   энергия, получаемая из пищи или, производится путем фотосинтеза или химических реакций живых организмов. Циклические формы нуклеотидов играют важную роль в регуляции целого ряда процессов в клетках и организме в целом. 3. Нуклеиновые кислоты  ­ это линейные биополимеры, мономерами которых   являются   нуклеотиды.   В   живых   организмах   они   представлены рибонуклеиновыми кислотами (РНК) и дезоксирибонуклеиновыми кислотами (ДНК). В   большинстве   случаев   ДНК   имеют   вид   двойной   полинуклеотидной цепи (по данным Д. Уотсон и Ф.Крик, 1953 г.). Нуклеотиды ДНК содержат в своем составе дезоксирибозу и одну из четырех основ ­ аденин, гуанин, тимин или цитозин. Две нити ДНК соединены между собой водородными связями, образованными основами, которые входят в состав нуклеотидов. Такие связи могут   образовывать   только   определенные   пары:   гуанин   ­   с   цитозином,   а аденин   ­   с   тимином.   Водородные   связи   между   другими   компонентами нуклеотидов создают молекуле ДНК форму спирали. Физические  свойства  НК  (как   и   типичных   полимеров):   в   основном растворимы в воде и растворах солей, способны образовывать гели.   4. Правило Е. Чаргаффа. В 1950 г. Е.Чаргафф выявил следующие закономерности: 1) А = Т, Г = Ц: количество адениловых остатков в молекуле ДНК равен числу тиминовых, а гуаниловых ­ цитозиновых; 2) Сумма А + Г = Т + Ц. Расстояние   между   соседними   азотистыми   основами   (размер   одного 5.   Нуклеотиды  соединяются   между   собой   в   цепь   с   помощью ковалентных связей, возникающих между остатками ортофосфатной кислоты одного нуклеотида и углеводным другого.   нуклеотида) ­ составляет 0,34 нм.          Комплиментарность   ­   это  четкое   соответствие   нуклеотидов   в   двух цепях ДНК (А ­ Т; Г ­ Ц) (водородные связи: 3: А­Т; 2: Г­Ц.).  Шаг спирали ­ 3,4 нм и содержит 10 пар оснований. 6.   Структура   ДНК:  I  (первичная),  II  (вторичная),  III  (третичная). Подобно белкам. ­   Ген  ­ 7.Основна   функция   ДНК   участок   молекулы   ДНК   и   является   носителем  хранение   и   воспроизведение наследственной информации и передача ее потомкам. Осуществляется это благодаря процессам репликации и транскрипции.       наследственной информации.        Рибосомы ­ органеллы, которая обеспечивает синтез белка.        В ходе  репликации  специальные белки­ферменты расплетают ДНК на одинарные   нити.   После   этого   другие   ферменты   на   каждой   из   нитей достраивают   ее   зеркальную   копию,   размещая   тимин   напротив   аденина,   а гуанин   ­   напротив   цитозина.   Таким   образом,   организм   получает   две одинаковые   копии   ДНК,   которые   можно   распределить   между   дочерними клетками после деления материнской клетки.        Процесс транскрипции отличается тем, что в этом случае расплетается лишь   небольшой   участок   двойной   ДНК   и   копия   синтезируется   только   на одной из ее половин. К тому же в этом случае образуется не ДНК, а РНК.        ДНК свойственна денатурация и ренатурация.       Нуклеотиды  РНК  содержат в своем составе рибозу и одну из четырех основ   ­   аденин,   гуанин,   урацил   или   цитозин.   РНК   в   живых   организмах выполняет большое количество функций, и делятся на несколько типов. В отличие от ДНК, РНК чаще всего имеет вид одинарной цепи, но разные части этой цепи могут создавать между собой, образуя отдельные двухцепочные участки.   Благодаря   этому   молекула   РНК   может   иметь   очень   сложную пространственную структуру. Кроме того, она часто образует комплексы с белками (рибонуклеопротеидами).         Виды РНК: иРНК, рРНК, тРНК: Важную   роль   в   синтезе   белка   играет   РНК.   По   выполняемым   функциям выделяют несколько видов РНК.    ­Состоит из 70 ­90 нуклеотидов (16­18 %); ­Имеет   вторичную   структуру   в   виде   листка   клевера   и   третичную   ­ неправильную форму; ­ Находится в цитоплазме; ­ Составляет 10% общего количества РНК в клетке; Транспортная РНК (тРНК): ­ Функция ­ транспорт аминокислот к месту синтеза (на рибосому). Информационная РНК (иРНК) или матричная: ­ Состоит из 300­30000 нуклеотидов (2­5 %); не стабильная структура;  ­ имеет вторичную и третичную структуры;  ­ находится в ядре и цитоплазме;  ­ составляет 5% общего количества РНК;  ­   функция   ­   посредник   в   биосинтезе   белка   (матрица   для   синтеза полипептидных цепей). Рибосомальная РНК (рРНК): Состоит из 3­5 тыс. нуклеотидов,  ­ составляет 85% ­ находится в рибосомах;  ­ функция – структурная.     Вспомните: Рибосомы ­ это органеллы, обеспечивающие синтез белка. Все виды РНК синтезируются на ДНК, являются матрицей, то есть основой, для их синтеза. Контроль знаний и умений:       Составить сравнительную характеристику ДНК и РНК (расположения в клетке, мономеры, строение молекул, состав нуклеотидов, функции)    Домашнее задание: изучить Л.1.стр.30­33, пересказ конспекта лекции.