Koje su funkcije nukleinskih kiselina u stanici? Struktura i funkcije nukleinskih kiselina.

Molekularne osnove nasljeđa i varijabilnosti

1. Nukleinske kiseline, njihova struktura, funkcije i nastanak

2. Glavne faze biosinteze proteina. Genetski kod, njegova glavna svojstva

3. Regulacija ekspresije gena

Nukleinske kiseline, njihova struktura i funkcije

Nukleinske kiseline su linearni nerazgranati heteropolimeri čiji su monomeri nukleotidi srodni fosfodiesterske veze.

Nukleotidi- To su organske tvari čije se molekule sastoje od ostatka pentoze (riboza ili deoksiriboza), na koji su kovalentno vezani ostatak fosforne kiseline i dušična baza. Dušikove baze u nukleotidima dijele se u dvije skupine: purin(adenin i gvanin) i pirimidin(citozin, timin i uracil). Dezoksiribonukleotidi uključiti u svoje deoksiriboza adenin(A), guanin(G), timin(T), citozin(C). Ribonukleotidi uključiti u svoje riboza i jedna od dušičnih baza: adenin(A), guanin(G), uracil(U) citozin(C).

U određenom broju slučajeva u stanicama se nalaze i različiti derivati ​​navedenih dušičnih baza - sporednih baza koje ulaze u sastav sporednih nukleotida.

Slobodni nukleotidi i njima slične tvari imaju važnu ulogu u metabolizmu. Na primjer, NAD (nikotinamid adenin dinukleotid) i NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) služe kao prijenosnici elektrona i protona.

Slobodni nukleotidi mogu dodati još 1...2 fosforne skupine, tvoreći makroergički spojevi. Univerzalni izvor energije u stanici je ATP - adenozin trifosforna kiselina, koja se sastoji od adenina, riboze i tri ostatka fosforne (pirofosforne) kiseline. Hidrolizom jedne terminalne pirofosfatne veze oslobađa se oko 30,6 kJ/mol (ili 8,4 kcal/mol) slobodne energije, koju stanica može iskoristiti. Ova pirofosfatna veza zove se makroergički(visoka energija).

Osim ATP-a postoje i drugi visokoenergetski spojevi na bazi nukleotida: GTP (sadrži gvanin; sudjeluje u biosintezi proteina, glukoze), UTP (sadrži uracil; sudjeluje u sintezi polisaharida).

Nukleotidi se mogu formirati cikličke forme npr. cAMP, cCMP, cGMP. Ciklički nukleotidi djeluju kao regulatori raznih fizioloških procesa.

Nukleinske kiseline

Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: DNA ( Deoksiribonukleinska kiselina) i RNA ( ribonukleinska kiselina). Nukleinske kiseline omogućuju pohranu, reprodukciju i implementaciju genetske (nasljedne) informacije. Ove informacije se odražavaju (kodiraju) u obliku nukleotidnih sekvenci. Konkretno, sekvenca nukleotida odražava primarnu strukturu proteina (vidi dolje). Korespondencija između aminokiselina i nukleotidnih sekvenci koje ih kodiraju naziva se genetski kod . jedinica genetski kod DNK i RNK je trojka- niz od tri nukleotida.

Nukleinske kiseline su kemijski aktivne tvari. Oni tvore različite spojeve s proteinima - nukleoproteini, ili nukleoproteini.

Deoksiribonukleinska kiselina (DNK) je nukleinska kiselina čiji su monomeri deoksiribonukleotidi. DNK je primarni nositelj nasljedne informacije. To znači da su svi podaci o građi, funkcioniranju i razvoju pojedinih stanica i cijelog organizma zabilježeni u obliku nukleotidnih sekvenci DNA.

Nukleinske kiseline otkrio je Miescher 1868. Međutim, tek 1924. Fölgen je dokazao da je DNK bitna komponenta kromosoma. Godine 1944. Avery, McLeod i McCarthy ustanovili su da DNK igra odlučujuću ulogu u pohranjivanju, prijenosu i implementaciji nasljednih informacija.

Postoji nekoliko tipova DNK: A, B, Z, T-oblici. Od njih se u stanicama obično nalazi B-oblik - dvostruka desna spirala, koja se sastoji od dvije niti (ili lanca) međusobno povezane vodikovim vezama. Svaki lanac je predstavljen izmjeničnim ostacima deoksiriboze i fosforne kiseline, štoviše, dušična baza je kovalentno vezana za deoksiribozu. U tom slučaju, dušične baze dvaju lanaca DNA usmjerene su jedna prema drugoj i zbog stvaranja vodikovih veza tvore komplementarni parovi: A=T (dvije vodikove veze) i G≡C (tri vodikove veze). Stoga nukleotidne sekvence ovih lanaca jedinstveno odgovaraju jedna drugoj. Duljina zavojnice dvostruke zavojnice je 3,4 nm, udaljenost između susjednih parova dušičnih baza je 0,34 nm, a promjer dvostruke zavojnice je 1,8 nm.

U eukariotskim stanicama DNA postoji u obliku nukleoproteinskih kompleksa, koji uključuju histonske proteine.

Duljina DNA mjeri se brojem parova nukleotida (skraćeno - pon, ili b). Duljina jedne molekule DNA kreće se od nekoliko tisuća pon(skraćeno - tbn, ili kb) do nekoliko milijuna pon (mpn, ili Mb).

PoglavljeV. NUKLEINSKE KISELINE

§ 13. NUKLEINSKE KISELINE:

FUNKCIJE I SASTAV

Općenite ideje o nukleinskim kiselinama

Nukleinske kiseline su najvažniji biopolimeri s relativnom molekulskom masom koja doseže 5·10 9 . Oni su sadržani u svim živim organizmima bez iznimke i nisu samo čuvar i izvor genetskih informacija, već također obavljaju niz drugih vitalnih funkcija. Nukleinske kiseline su polimeri čije su monomerne jedinice nukleotidi.

Postoje dvije različite vrste nukleinskih kiselina − deoksiribonukleinske kiseline(DNK) i ribonukleinske kiseline(RNA). DNK je genetski materijal većine organizama. U prokariotskim stanicama, osim glavne kromosomske DNA, često se nalazi ekstrakromosomska DNA, plazmidi. U eukariotskim stanicama, glavnina DNA nalazi se u staničnoj jezgri, gdje je povezana s proteinima u kromosomima. Eukariotske stanice također sadrže DNA u mitohondrijima i kloroplastima.

Zanimljivo znati! Molekule DNA najveće su molekule. molekula DNAE. colisastoji se od otprilike 4.000.000 parova baza, njegova relativna masa je 26000000000, a duljina mu je 1,4 mm, što je 700 puta više od veličine njegove stanice. Molekule DNA eukariota mogu doseći i veće veličine, duljina im može biti nekoliko cm, a relativna masa 10 10 -10 11 . Bilo bi potrebno oko 1.000.000 stranica da se zapiše sekvenca nukleotida ljudske DNK.

Što se tiče RNK, prema funkcijama koje obavljaju razlikuju se:

1. informacijske RNK (mRNA) – sadrže informacije o primarnoj strukturi proteina;

2. ribosomske RNA (rRNA) – ulaze u sastav ribosoma;

3. transportna RNA (tRNA) – osiguravaju dostavu aminokiselina do mjesta sinteze proteina.

Kao genetski materijal, RNA je dio niza virusa. Na primjer, virusi koji uzrokuju opasne bolesti, poput gripe i AIDS-a, sadrže RNK.

Nukleinske kiseline mogu biti linearne i kružne (kovalentno zatvorene). Mogu se sastojati od jednog ili dva lanca. Ispod je dijagram koji prikazuje postojanje različitih vrsta nukleinskih kiselina u prirodi:

Funkcije nukleinskih kiselina

Nukleinske kiseline imaju tri važne funkcije: skladištenje, prijenos i implementacija genetskih informacija. Osim ovih, oni obavljaju i druge funkcije, na primjer, uključeni su u katalizu nekih kemijske reakcije, reguliraju implementaciju genetske informacije, obavljaju strukturne funkcije itd. Ulogu čuvara genetske informacije u većini organizama (eukarioti, prokarioti, neki virusi) ima dvolančana DNA. Samo kod nekih virusa čuvar genetske informacije je jednolančana DNA ili jednolančana, kao i dvolančana RNA. Genetske informacije su pohranjene u geni. Gen je, po svojoj prirodi, dio nukleinske kiseline. Oni kodiraju primarnu strukturu proteina. Geni također mogu nositi informacije o strukturi određenih vrsta RNA, kao što su tRNA i rRNA.

Genetske informacije prenose se s roditelja na potomstvo. Taj je proces povezan s udvostručenjem nukleinske kiseline (DNA ili RNA), koja djeluje kao čuvar genetske informacije, i njezinim kasnijim prijenosom na potomke. Na primjer, kao rezultat diobe, stanice kćeri dobivaju identične molekule DNA od majke, a time i identične genetske informacije (slika 38). Tijekom razmnožavanja virusi također prelaze na svoje virusne čestice kćeri. točne kopije nukleinske kiseline. U spolnoj reprodukciji, potomci dobivaju genetske informacije od oba roditelja. Zbog toga djeca nasljeđuju osobine od oba roditelja.

Riža. 38. Distribucija DNA tijekom stanične diobe

Kao rezultat implementacije genetske informacije dolazi do sinteze proteina kodiranih u DNA u obliku gena (ili, za neke viruse, u RNA). U tom se procesu informacije o primarnoj strukturi proteina kopiraju s molekule DNA na mRNA i zatim dekodiraju na ribosomima uz sudjelovanje tRNA. Kao rezultat, formira se protein:

DNA RNA protein.

Sastav nukleinskih kiselina

Nukleinske kiseline su polimeri izgrađeni od nukleotida međusobno povezanih fosfodiesterskim vezama. Svaki nukleotid sastoji se od ostataka dušične baze, pentoze i fosforne kiseline.

razlikovati pirimidin I purin osnove, koje se nazivaju i respektivno pirimidini I purini. Pirimidinske baze su derivati ​​pirimidina:

purinske baze – derivati purin:

Pirimidini uključuju uracil, timin i citozin; purini uključuju adenin i guanin:

DNA sadrži timin, citozin, adenin i guanin, dok RNA sadrži iste baze, samo je umjesto timina uključen uracil. Osim dušičnih baza, nukleinske kiseline sadrže pentoze: DNA - D-deoksiriboza, i RNA - D-riboza. Ugljikohidrati su u obliku b-anomera furanoznog oblika:

Dušična baza veže se na ugljikohidrat na račun glikozidnog hidroksila. Nastaje nukleozid. Shematski, stvaranje nukleozida može se prikazati na sljedeći način:

Sastav nukleinskih kiselina uključuje 8 nukleozida, 4 - u sastavu RNA i 4 - u sastavu DNA (slika 39).

Nukleozidi koji čine RNK:

Nukleozidi koji čine DNK:

Riža. 39. Nukleozidi

Nukleozid vezan na ostatak fosforne kiseline naziva se nukleotid:

U ovom slučaju, ostatak fosforne kiseline može biti povezan s 3'- ili 5'- atomom ugljika:

Adenozin 5'-monofosfat je skraćeno AMP. Ako je nukleotid formiran od deoksiriboze, adenina i jednog ostatka fosforne kiseline, tada će se zvati deoksiadenozin monofosfat ili skraćeno dAMP. Tablica 5 prikazuje nomenklaturu nukleotida.

Tablica 5

Nomenklatura nukleotida koji tvore DNA i RNA

dušični baza	Nukleozid	Nukleotid
		puni naslov	skraćenica
	adenozin Deoksiadenozin	Adenozin monofosfat Deoksiadenozin monofosfat
	gvanozin Deoksigvanozin	Gvanozin monofosfat Deoksigvanozin monofosfat
	Deoksicitidin	Citidin monofosfat Dezoksicitidin monofosfat
		Uridin monofosfat
	Deoksitimidin	Dezoksitimidin monofosfat

Nukleozidni monofosfati (NMP) i deoksinukleozidni monofosfati (dNMP) mogu biti spojeni s još 1 ili 2 ostatka fosforne kiseline. Ovo proizvodi nukleozid difosfate (NDP), deoksinukleozid difosfate (dNDP) ili nukleozid trifosfate (NTP) i deoksinukleozid trifosfate (dNTP).

NTP i dNTP služe kao supstrati za sintezu RNK, odnosno DNK.

Nukleinske kiseline.

Nukleinske kiseline- prirodni visokomolekularni biopolimeri koji omogućuju pohranjivanje i prijenos nasljednih (genetskih) informacija u živim organizmima.

Makromolekulu nukleinskih kiselina, molekulske mase od 10 000 Daltona do nekoliko milijuna, otkrio je 1869. godine švicarski kemičar F. Miescher u jezgrama leukocita koji čine gnoj, pa otuda i naziv (nucleus - jezgra).

Nukleinske kiseline su polimeri čiji su monomeri nukleotidi . Svaki nukleotid sastoji se od dušične baze, pentoznog šećera i ostatka fosforne kiseline. Duge molekule građene su od nukleotida. polinukleotidi .

Fosfat

dušični

baza

Veza između

fosfata i šećera

Riža. Struktura nukleotida.

Šećer, koji je dio nukleotida, sadrži pet ugljikovih atoma, odnosno jest pentoza . Ovisno o vrsti pentoze prisutne u nukleotidu, postoje dvije vrste nukleinskih kiselina - ribonukleinske kiseline (RNA), koje sadrže riboza i deoksiribonukleinske kiseline (DNK) koje sadrže deoksiriboza (C5H1004).

Temelji, obje vrste nukleinskih kiselina sadrže četiri različiti tipovi: dva od njih pripadaju klasi purini a dva - razredu pirimidini . Purini su adenin (A) i guanin (D), a na broj pirimidina - citizin (C) i timin (T) ili uracil (Y) (odnosno u DNA ili RNA).

Nukleinske kiseline su kiseline jer sadrže fosforna kiselina.

Uloga nukleotida u tijelu nije ograničena na služenje kao građevni blokovi nukleinskih kiselina; neki važni koenzimi također su prisutni u nukleotidima sove. To su, primjerice, adenozin trifosfat (ATP), nikotinamid adenin dinukleotid (NAD), nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADP) i flavin adenin dinukleotid (FAD).

Nukleinske kiseline

DNARNA

nuklearna citoplazmatska mRNA tRNA rRNA

Trenutno poznato veliki broj varijante DNA i RNA, koje se međusobno razlikuju po strukturi i značaju u metabolizmu.

Primjer: bakterije u stanicama Escherichie coli sadrže oko 1000 različitih nukleinskih kiselina, dok ih životinje i biljke imaju i više.

Svaka vrsta organizma sadrži svoj, samo za njega karakterističan skup ovih kiselina. DNA je lokalizirana uglavnom u kromosomima stanične jezgre (99% ukupne stanične DNA), kao iu mitohondrijima i kloroplastima. RNA je dio jezgrice, ribosoma mitohondrija, plastida i citoplazme.

Molekula DNA univerzalni je nositelj genetske informacije u stanicama. Upravo zahvaljujući strukturi i funkcijama ove molekule znakovi se nasljeđuju - od roditelja do potomaka, tj. ostvaruje se univerzalno svojstvo živih – nasljeđe. Molekule DNA su najveći biopolimeri.

Struktura DNA.

Strukturu molekula DNA dešifrirali su 1953. J. Watson i F. Crick. Za ovo otkriće dobili su Nobelovu nagradu.

Prema Watson-Crickovi DNA modeli, molekula DNA se sastoji od dva polinukleotidna lanca uvijena udesno oko istog sjekire , formiranje dvostruka spirala . Lanci su raspoređeni antiparalelno, tj. jedni prema drugima. Dva polinukleotidna lanca spojena su u jednu molekulu DNA pomoću vodikovih veza koje se javljaju između dušične baze nukleotida različitih lanaca. U polinukleotidnom lancu, susjedni nukleotidi međusobno su povezani kovalentnim vezama koje nastaju između deoksiriboze, u molekuli DNK (i riboze u RNK), jednog i ostatka fosforne kiseline drugog nukleotida.

Lanci s dvostrukom spiralom komplementarni međusobno, budući da se sparivanje baza odvija u strogom skladu: adenin se spaja s timinom, a gvanin s citozinom.

Kao rezultat toga, u svakom organizmu Sl. Sparivanje nukleotida.

broj adenil nukleotida jednak je broju timidil, i broj guanil- broj citidil. Ovaj obrazac se naziva "Chargaffovo pravilo".

Stroga korespondencija nukleotida smještenih u uparenim antiparalelnim lancima DNK naziva se komplementarnost. Ovo svojstvo leži u osnovi formiranja novih molekula DNA na temelju izvorne molekule.

Dakle, dvostruka spirala je stabilizirana brojnim svojstvima vodika (dva se formiraju između A i T, a tri između G i C) i hidrofobnim interakcijama.

Uzduž osi molekule, susjedni parovi baza nalaze se na međusobnoj udaljenosti od 0,34 nm. Puni zavoj spirale pada na 3,4 nm, tj. 10 parova baza (jedan zavoj). Promjer spirale je 2 nm. Udaljenost između ugljikohidratnih komponenti dvaju uparenih nukleotida je 1,1 nm. Duljina molekule nukleinske kiseline doseže stotine tisuća nanometara. Ovo je puno veće od najveće proteinske makromolekule, koja, kada se razvije, doseže duljinu od najviše 100-200 nm. Masa molekule DNA je 6 * 10 -12 g.

Proces umnožavanja molekule DNA naziva se replikacija . Replikacija se događa na sljedeći način. Pod djelovanjem posebnih enzima (helikaza) dolazi do kidanja vodikovih veza između nukleotida dvaju lanaca. Spirala se odmotava. Prema principu komplementarnosti, odgovarajući nukleotidi DNA se vežu na otpuštene veze u prisutnosti enzima DNA polimeraze. Ovo nakupljanje može se odvijati samo u smjeru 5" → 3". To znači kontinuiranu mogućnost kopiranja samo jednog lanca DNK (gore na slici). Ovaj proces se zove kontinuirana replikacija. Kopiranje drugog lanca mora započeti iznova svaki put, kao rezultat toga, u lancu se pojavljuju prekidi. Za njihovo uklanjanje potreban je enzim - DNA ligaza. Ova replikacija se zove isprekidan.

Ova metoda replikacije DNK, koju su predložili Watson i Crick, poznata je kao polukonzervativna replikacija .

Dakle, redoslijed nukleotida u "starom" lancu DNA određuje redoslijed nukleotida u "novom", tj. “Stari” lanac DNK je, takoreći, matrica za sintezu “novog”. Takve reakcije nazivaju se reakcije matrična sinteza ; karakteristični su samo za živa bića.

Replikacija (reduplikacija) omogućuje vam održavanje postojanosti strukture DNA. Sintetizirana molekula DNA apsolutno je identična originalu u nukleotidnom slijedu. Ako se pod utjecajem različitih čimbenika u procesu replikacije u molekuli DNA dogode promjene u broju i slijedu nukleotida, tada dolazi do mutacija. Sposobnost molekula DNK da isprave nastale promjene i vrate izvornik naziva se reparacije .

DNK funkcije:

1) Pohranjivanje nasljednih informacija.

DNK pohranjuje informacije u obliku niza nukleotida.

2) Reprodukcija i prijenos genetske informacije.

Sposobnost prijenosa informacija stanicama kćerima osigurava se sposobnošću kromosoma da se odijele u kromatide s naknadnom reduplikacijom molekula DNA. On kodira genetske informacije o slijedu aminokiselina u proteinskoj molekuli. Dio DNA koji nosi informaciju o jednom polipeptidnom lancu naziva se gen.

3) Strukturalni.

DNK je prisutna na kromosomima kao strukturna komponenta, tj. je kemijska osnova kromosomskog genetskog materijala (gena).

4) DNA je predložak za stvaranje RNA molekula.

RNA se nalazi u svim živim stanicama kao jednolančane molekule. Razlikuje se od DNK po tome što sadrži pentozu riboza (umjesto deoksiriboze), te kao jedna od pirimidinskih baza - uracil (umjesto timina). Postoje tri vrste RNA. To su matrična, odnosno informacijska RNK (mRNA, mRNA), prijenosna RNK (tRNA) i ribosomska RNK (rRNA). Sva tri se sintetiziraju izravno iz DNA, a količina RNA u svakoj stanici ovisi o količini proteina koju ta stanica proizvodi.

U lancu RNA, nukleotidi su povezani stvaranjem kovalentnih veza (fosfodiesterskih veza) između riboze jednog nukleotida i ostatka fosforne kiseline drugog.

Za razliku od DNA, molekule RNA su jednolančani linearni biopolimer koji se sastoji od nukleotida.

Dvolančane RNA služe za pohranu i reprodukciju nasljednih informacija kod nekih virusa, t.j. obavljaju funkcije kromosoma – virusne RNA.

Nukleotidi jedne molekule RNA mogu stupiti u komplementarne odnose s drugim nukleotidima istog lanca, kao rezultat stvaranja sekundarnih i tercijarnih struktura molekula RNA.

Riža. Struktura prijenosne RNA.

Ribizomska RNA(rRNA) čini 85% ukupne RNA stanice, sintetizira se u jezgrici, u kombinaciji s proteinom ulazi u sastav ribosoma, mitohondrija (mitohondrijska RNA) i plastida (plastidna RNA). Sadrži od 3 do 5 tisuća nukleotida. Sinteza proteina odvija se na ribosomima.

Funkcije: rRNA obavlja strukturnu funkciju (dio ribosoma) i sudjeluje u formiranju aktivnog centra ribosoma, gdje se stvaraju peptidne veze između molekula aminokiselina tijekom biosinteze proteina.

Glasnička RNA(mRNA) čini 5% sve RNA u stanicama. Sintetizira se tijekom transkripcije određeno područje Molekule DNA – gen. Što se tiče strukture, mRNA je komplementarna dijelu molekule DNA koja nosi informaciju o sintezi određenog proteina. Duljina mRNA ovisi o duljini dijela DNA s kojeg je informacija očitana (može se sastojati od 300-30000 nukleotida)

Funkcije: mRNA prenosi informacije o sintezi proteina iz jezgre u citoplazmu do ribosoma i postaje matrica za sintezu proteinskih molekula.

Prijenosna RNA(tRNA) čini oko 10% sve RNA, sintetizira se u jezgrici, ima kratki lanac nukleotida i nalazi se u citoplazmi. Ima funkciju trolista. Svaka aminokiselina ima vlastitu obitelj tRNA molekula. Oni isporučuju aminokiseline sadržane u citoplazmi do ribosoma.

Funkcije: na jednom kraju je triplet nukleotida (antikodon) koji kodira određenu aminokiselinu. Na drugom kraju je triplet nukleotida na koji je vezana aminokiselina. Svaka aminokiselina ima svoju tRNA.

Kao i proteini, nukleinske kiseline su biopolimeri, a njihova je funkcija pohranjivanje, implementacija i prijenos genetske (nasljedne) informacije u živim organizmima.

Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina – deoksiribonukleinska (DNA) i ribonukleinska (RNA). Monomeri u nukleinskim kiselinama su nukleotidi. Svaki od njih sadrži dušikovu bazu, šećer s pet ugljika (dezoksiriboza u DNA, riboza u RNA) i ostatak fosforne kiseline.

DNK sadrži četiri vrste nukleotida koji se u svom sastavu razlikuju po dušičnoj bazi - adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T). Molekula RNK također ima 4 vrste nukleotida s jednom od dušičnih baza – adenin, gvanin, citozin i uracil (U). Dakle, DNA i RNA se razlikuju i po sadržaju šećera u nukleotidima i po jednoj od dušičnih baza (tablica 1).

stol 1

Komponente nukleotida DNA i RNA

Molekule DNA i RNA bitno se razlikuju po svojoj strukturi i funkcijama.

Molekula DNA može uključivati ​​ogroman broj nukleotida - od nekoliko tisuća do stotina milijuna (doista divovske molekule DNA mogu se "vidjeti" elektronskim mikroskopom). Strukturno, to je dvostruka spirala polinukleotidni lanci(slika 1) spojeni vodikovim vezama između dušičnih baza nukleotida. Zbog toga se polinukleotidni lanci čvrsto drže jedan uz drugi.

U proučavanju različitih DNK (u različitim vrstama organizama) otkriveno je da se adenin jednog lanca može vezati samo na timin, a gvanin samo na citozin drugog lanca. Stoga redoslijed nukleotida u jednom lancu strogo odgovara redoslijedu njihovog rasporeda u drugom. Ova pojava je nazvana komplementarnost(tj. adicije), a suprotni polinukleotidni lanci nazivaju se komplementarni. To je razlog jedinstvenosti među svim anorganskim i organska tvar svojstvo DNK sposobnost reprodukcije ili dubliranje(slika 2). U ovom slučaju, u početku se komplementarni lanci molekula DNA razilaze (pod utjecajem posebnog enzima, veze između komplementarnih nukleotida dvaju lanaca se uništavaju). Tada na svakom lancu počinje sinteza novog („nestalog“) komplementarnog lanca zahvaljujući slobodnim nukleotidima kojih u stanici uvijek ima u velikim količinama. Kao rezultat toga, umjesto jedne ("roditeljske") molekule DNA, formiraju se dvije ("kćeri") nove, identične po strukturi i sastavu jedna drugoj, kao i izvornoj molekuli DNA. Ovaj proces uvijek prethodi staničnoj diobi i osigurava prijenos nasljednih informacija od matične stanice do kćeri i svih sljedećih generacija.

Riža. 1. Dvostruka spirala DNK. Dva su lančića omotana jedan oko drugog. Svaki lanac (prikazan kao vrpca) sastoji se od izmjeničnih šećernih i fosfatnih skupina. Vodikove veze između dušičnih baza (A, T, G i C) drže dva lanca zajedno

Riža. 2.replikacija DNK. Dvostruka spirala je "otkopčana".slabe vodikove veze koje povezuju komplementarne baze dvaju lanaca. Svaki od starih lanaca služi kao matricaza nastanak novog: nukleotida s komplementarnim baze poredajte uz stari lanac i spojitezajedno

Molekule RNA obično su jednolančane (za razliku od DNA) i sadrže znatno manji broj nukleotida. Postoje tri vrste RNA (tablica 2), koje se razlikuju po veličini molekula i funkcijama koje obavljaju - informacijska (mRNA), ribosomska (rRNA) i transportna (tRNA).

tablica 2

TriljubazanRNA

Glasnička RNA (i-RNA) nalazi se u jezgri i citoplazmi stanice, ima najduži polinukleotidni lanac među RNA i obavlja funkciju prijenosa nasljedne informacije iz jezgre u citoplazmu stanice.

Prijenosna RNA (t-RNA) također se nalazi u jezgri i citoplazmi stanice, njezin lanac ima najsloženiju strukturu, a ujedno je i najkraći (75 nukleotida). T-RNA dostavlja aminokiseline ribosomima tijekom translacije – biosinteze proteina.

Ribosomska RNA (r-RNA) nalazi se u nukleolu i ribosomima stanice, ima lanac srednje duljine. Sve vrste RNA nastaju tijekom transkripcije odgovarajućih gena DNA.

Zapamtiti!

Zašto se nukleinske kiseline klasificiraju kao heteropolimeri?

Sastoje se od različitih monomera – nukleotida, ali se sami nukleotidi razlikuju po nekim strukturama.

Što je monomer nukleinske kiseline?

Nukleotidi

Koje funkcije nukleinskih kiselina poznajete?

Pohranjivanje i prijenos nasljednih informacija. DNK sadrži informacije o primarnoj strukturi svih proteina potrebnih tijelu. Ove informacije bilježe se u linearnom nizu nukleotida. Budući da proteini igraju primarnu ulogu u životu tijela, sudjeluju u strukturi, razvoju i metabolizmu, može se tvrditi da DNK pohranjuje informacije o tijelu. U RNK svaki od njegovih tipova obavlja svoju funkciju ovisno o svojoj strukturi. mRNA je kopija dijela DNA koja sadrži informacije o broju, sastavu i slijedu aminokiselinskih ostataka koji određuju strukturu i funkcije proteinske molekule. Ova RNK sadrži plan za izgradnju polipeptidne molekule. tRNA – uloga joj je pričvrstiti molekulu aminokiseline i transportirati je do mjesta sinteze proteina. rRNA - spaja se s proteinom i tvori posebne organele - ribosome, na kojima se molekule proteina okupljaju u stanici bilo kojeg živog organizma.

Koja su svojstva živih bića izravno određena građom i funkcijama nukleinskih kiselina?

Nasljednost, varijabilnost, reprodukcija

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Što su nukleinske kiseline? Zašto su dobili takvo ime?

Nukleinske kiseline su biopolimeri čiji su monomeri nukleotidi. Od lat. "nucleos" - jezgra, budući da se te kiseline nalaze ili sintetiziraju u jezgri, odnosno kod prokariota, funkciju nuklearne informacije obavlja nukleoid (DNA ili RNA).

2. Koje vrste nukleinskih kiselina poznajete?

DNA, RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA.

4. Navedite funkcije DNA. Kako su struktura i funkcije DNK povezane?

Pohrana i prijenos nasljednih informacija - DNK se nalazi strogo u jezgri.

Molekula DNA sposobna je za samoreplikaciju udvostručavanjem. Pod djelovanjem enzima dvostruka spirala DNA se odmotava, veze između dušičnih baza se prekidaju.

DNK sadrži informacije o primarnoj strukturi svih proteina potrebnih tijelu. Ove informacije bilježe se u linearnom nizu nukleotida.

Budući da proteini igraju primarnu ulogu u životu tijela, sudjeluju u strukturi, razvoju i metabolizmu, može se tvrditi da DNK pohranjuje informacije o tijelu.

5. Koje vrste RNA postoje u stanici, gdje se sintetiziraju? Navedite njihove funkcije.

i-RNA, t-RNA, r-RNA.

i-RNA – sintetizirana u jezgri na DNA šabloni, osnova je za sintezu proteina.

tRNA je transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina – do ribosoma.

rRNA - sintetizira se u jezgrici jezgre, a tvori same ribosome stanice.

Sve vrste RNA sintetizirane su na DNA šabloni.

6. Je li dovoljno znati koji monosaharid ulazi u sastav nukleotida da bismo shvatili o kakvoj nukleinskoj kiselini je riječ?

Da, RNA sadrži ribozu.

DNA sadrži deoksiribozu.

Vrste RNA neće biti moguće prepoznati po jednom monosaharidu.

7. Fragment jednog lanca DNA ima sljedeći sastav: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Koristeći načelo komplementarnosti, dovršite drugu nit.

A-G-C-G-C-C-C-T-A

T-C-G-C-G-G-G-A-T

Razmišljati! Zapamtiti!

1. Zašto u stanicama postoje tri vrste molekula RNA, a samo jedna vrsta DNA?

DNK je najveća molekula, ne može izaći iz jezgre, pore su premale. RNA su male molekule, svaka obavlja svoju funkciju, osiguravajući različite funkcije u stanici, dok radi. Na matrici DNA mogu se istovremeno sintetizirati mnoge vrste RNA, a sve one obavljaju svoje funkcije.

3. Koje će vrste RNK biti iste u svim organizmima? Koja vrsta RNA ima najveću varijabilnost? Objasnite svoje stajalište.

i-RNA i t-RNA bit će iste za sve organizme, budući da biosinteza proteina slijedi jedan mehanizam, a t-RNA nosi istih 20 aminokiselina. rRNA može biti različita.