Quali sono le funzioni degli acidi nucleici in una cellula? Struttura e funzioni degli acidi nucleici.

Basi molecolari dell'ereditarietà e della variabilità

1. Acidi nucleici, loro struttura, funzioni e genesi

2. Le fasi principali della biosintesi delle proteine. Codice genetico, sue principali proprietà

3. Regolazione dell'espressione genica

Acidi nucleici, loro struttura e funzioni

Acidi nucleici sono eteropolimeri lineari non ramificati i cui monomeri sono nucleotidi imparentato legami fosfodiesterici.

Nucleotidi- Si tratta di sostanze organiche le cui molecole sono costituite da un residuo pentoso (ribosio o desossiribosio), a cui sono legati covalentemente un residuo di acido fosforico e una base azotata. Le basi azotate nei nucleotidi sono divise in due gruppi: purina(adenina e guanina) e pirimidina(citosina, timina e uracile). Deossiribonucleotidi includere nel loro desossiribosio adenina(UN), guanina(G), timina(T), citosina(C). Ribonucleotidi includere nel loro ribosio e una delle basi azotate: adenina(UN), guanina(G), uracile(U) citosina(C).

In un certo numero di casi, nelle cellule si trovano anche vari derivati ​​\u200b\u200bdelle basi azotate elencate - basi minori che fanno parte di nucleotidi minori.

I nucleotidi liberi e le sostanze a loro simili svolgono un ruolo importante nel metabolismo. Ad esempio, NAD (nicotinammide adenina dinucleotide) e NADP (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato) fungono da trasportatori di elettroni e protoni.

I nucleotidi liberi sono in grado di aggiungere 1...2 gruppi di fosforo in più, formandosi composti macroergici. La fonte universale di energia nella cellula è l'ATP - acido adenosina trifosforico, costituito da adenina, ribosio e tre residui di acido fosforico (pirofosforico). L'idrolisi di un legame pirofosfato terminale rilascia circa 30,6 kJ/mol (o 8,4 kcal/mol) di energia libera, che può essere utilizzata dalla cellula. Questo legame pirofosfato è chiamato macroergico(alta energia).

Oltre all'ATP, esistono altri composti ad alta energia basati su nucleotidi: GTP (contiene guanina; partecipa alla biosintesi delle proteine, glucosio), UTP (contiene uracile; partecipa alla sintesi dei polisaccaridi).

I nucleotidi sono in grado di formarsi forme cicliche ad esempio cAMP, cCMP, cGMP. I nucleotidi ciclici agiscono come regolatori di vari processi fisiologici.

Acidi nucleici

Esistono due tipi di acidi nucleici: DNA ( Acido desossiribonucleico) e RNA ( acido ribonucleico). Gli acidi nucleici forniscono l'archiviazione, la riproduzione e l'implementazione delle informazioni genetiche (ereditarie). Questa informazione viene riflessa (codificata) sotto forma di sequenze nucleotidiche. In particolare, la sequenza nucleotidica riflette la struttura primaria delle proteine ​​(vedi sotto). Viene chiamata la corrispondenza tra gli amminoacidi e le sequenze nucleotidiche che li codificano codice genetico . unità codice genetico DNA e RNA lo sono tripletta- una sequenza di tre nucleotidi.

Gli acidi nucleici sono sostanze chimicamente attive. Formano una varietà di composti con proteine ​​- nucleoproteine, O nucleoproteine.

Acido desossiribonucleico (DNA)è un acido nucleico i cui monomeri sono desossiribonucleotidi. Il DNA è il principale vettore di informazioni ereditarie. Ciò significa che tutte le informazioni sulla struttura, il funzionamento e lo sviluppo delle singole cellule e dell'intero organismo sono registrate sotto forma di sequenze nucleotidiche del DNA.

Gli acidi nucleici furono scoperti da Miescher nel 1868. Tuttavia, solo nel 1924 Fölgen dimostrò che il DNA è un componente essenziale dei cromosomi. Nel 1944, Avery, McLeod e McCarthy stabilirono che il DNA svolge un ruolo decisivo nella conservazione, trasmissione e implementazione delle informazioni ereditarie.

Esistono diversi tipi di DNA: forme A, B, Z, T. Di questi, la forma B si trova solitamente nelle cellule: una doppia elica destrorsa, che consiste di due fili (o catene) interconnessi da legami idrogeno. Ogni filamento è rappresentato da residui alternati di desossiribosio e acido fosforico, inoltre, una base azotata è legata in modo covalente al desossiribosio. In questo caso le basi azotate dei due filamenti di DNA sono dirette l'una verso l'altra e, a causa della formazione di legami idrogeno, formano coppie complementari: A=T (due legami idrogeno) e G≡C (tre legami idrogeno). Pertanto, le sequenze nucleotidiche di queste catene corrispondono in modo univoco l'una all'altra. La lunghezza della bobina della doppia elica è di 3,4 nm, la distanza tra coppie adiacenti di basi azotate è di 0,34 nm e il diametro della doppia elica è di 1,8 nm.

Nelle cellule eucariotiche, il DNA esiste sotto forma di complessi nucleoproteici, che includono proteine ​​istoniche.

La lunghezza del DNA è misurata dal numero di coppie di nucleotidi (abbreviato - lun, O B). La lunghezza di una molecola di DNA varia da diverse migliaia lun(abbreviato - tbn, O kb) fino a diversi milioni lun (mpn, O MB).

Capitolov. ACIDI NUCLEICI

§ 13. ACIDI NUCLEICI:

FUNZIONI E COMPOSIZIONE

Idee generali sugli acidi nucleici

Gli acidi nucleici sono i biopolimeri più importanti con un peso molecolare relativo che raggiunge 5·10 9 . Sono contenuti in tutti gli organismi viventi senza eccezioni e non sono solo il custode e la fonte di informazioni genetiche, ma svolgono anche una serie di altre funzioni vitali. Gli acidi nucleici sono polimeri le cui unità monomeriche sono nucleotidi.

Ci sono due diversi tipi di acidi nucleici - acidi desossiribonucleici(DNA) e acidi ribonucleici(RNA). Il DNA è il materiale genetico della maggior parte degli organismi. Nelle cellule procariotiche, oltre al DNA cromosomico principale, si trovano spesso DNA extracromosomico, plasmidi. Nelle cellule eucariotiche, la maggior parte del DNA si trova nel nucleo cellulare, dove è associato alle proteine ​​nei cromosomi. Le cellule eucariotiche contengono anche DNA nei mitocondri e nei cloroplasti.

Interessante da sapere! Le molecole di DNA sono le molecole più grandi. Molecola di DNAE. coliconsiste di circa 4.000.000 di paia di basi, la sua massa relativa è 26000000000 e la sua lunghezza è 1,4 mm, che è 700 volte la dimensione della sua cella. Le molecole di DNA eucariotico possono raggiungere dimensioni ancora maggiori, la loro lunghezza può essere di diversi cm e la loro massa relativa è di 10 10 -10 11 . Ci vorrebbero circa 1.000.000 di pagine per scrivere la sequenza nucleotidica del DNA umano.

Per quanto riguarda gli RNA, in base alle funzioni che svolgono, distinguono:

1. informazioni RNA (mRNA): contengono informazioni sulla struttura primaria della proteina;

2. RNA ribosomiale (rRNA) - fanno parte dei ribosomi;

3. RNA di trasporto (tRNA): fornisce la consegna di amminoacidi al sito di sintesi proteica.

In quanto materiale genetico, l'RNA fa parte di numerosi virus. Ad esempio, i virus che causano malattie pericolose, come l'influenza e l'AIDS, contengono RNA.

Gli acidi nucleici possono essere lineari e circolari (covalentemente chiusi). Possono essere costituiti da una o due catene. Di seguito è riportato un diagramma che mostra l'esistenza in natura di vari tipi di acidi nucleici:

Funzioni degli acidi nucleici

Gli acidi nucleici hanno tre importanti funzioni: immagazzinamento, trasmissione e implementazione delle informazioni genetiche. Oltre a queste svolgono altre funzioni, ad esempio sono coinvolte nella catalisi di alcune reazioni chimiche, regolano l'implementazione delle informazioni genetiche, svolgono funzioni strutturali, ecc. Il ruolo di custode delle informazioni genetiche nella maggior parte degli organismi (eucarioti, procarioti, alcuni virus) è svolto dal DNA a doppio filamento. Solo in alcuni virus, il custode delle informazioni genetiche è il DNA a filamento singolo o a filamento singolo, così come l'RNA a doppio filamento. Le informazioni genetiche sono memorizzate in geni. Un gene, per sua stessa natura, è una sezione di acido nucleico. Codificano la struttura primaria delle proteine. I geni possono anche trasportare informazioni sulla struttura di alcuni tipi di RNA, come tRNA e rRNA.

Le informazioni genetiche vengono trasmesse dai genitori alla prole. Questo processo è associato al raddoppio dell'acido nucleico (DNA o RNA), che funge da custode dell'informazione genetica, e al suo successivo trasferimento ai discendenti. Ad esempio, come risultato della divisione, le cellule figlie ricevono dalla madre molecole di DNA identiche e quindi informazioni genetiche identiche (Fig. 38). Durante la riproduzione, i virus trasmettono anche particelle virali figlie. copie esatte acido nucleico. Nella riproduzione sessuale, la prole riceve informazioni genetiche da entrambi i genitori. Questo è il motivo per cui i figli ereditano i tratti da entrambi i genitori.

Riso. 38. Distribuzione del DNA durante la divisione cellulare

Come risultato dell'implementazione dell'informazione genetica, avviene la sintesi delle proteine ​​codificate nel DNA sotto forma di geni (o, per alcuni virus, nell'RNA). In questo processo, le informazioni sulla struttura primaria della proteina vengono copiate dalla molecola di DNA all'mRNA e quindi decodificate sui ribosomi con la partecipazione del tRNA. Di conseguenza, si forma una proteina:

DNA RNA proteina.

Composizione degli acidi nucleici

Gli acidi nucleici sono polimeri costituiti da nucleotidi legati tra loro da legami fosfodiesterici. Ogni nucleotide è costituito da base azotata, pentoso e residui di acido fosforico.

Distinguere pirimidina E purina motivi, chiamati anche rispettivamente pirimidine E purine. Le basi pirimidiniche sono derivati ​​pirimidinici:

basi puriniche - derivati purina:

Le pirimidine includono uracile, timina e citosina; le purine includono adenina e guanina:

Il DNA contiene timina, citosina, adenina e guanina, mentre l'RNA contiene le stesse basi, solo l'uracile è incluso al posto della timina. Oltre alle basi azotate, gli acidi nucleici contengono pentosi: DNA - D-desossiribosio e RNA - D-ribosio. I carboidrati sono nella forma del b-anomero della forma furanosica:

La base azotata si lega al carboidrato a spese dell'ossidrile glicosidico. Si forma un nucleoside. Schematicamente, la formazione di un nucleoside può essere rappresentata come segue:

La composizione degli acidi nucleici comprende 8 nucleosidi, 4 - nella composizione dell'RNA e 4 - nella composizione del DNA (Fig. 39).

Nucleosidi che compongono l'RNA:

Nucleosidi che compongono il DNA:

Riso. 39. Nucleosidi

Un nucleoside legato a un residuo di acido fosforico è chiamato nucleotide:

In questo caso, il residuo di acido fosforico può essere associato a un atomo di carbonio 3' o 5':

L'adenosina 5'-monofosfato è abbreviato in AMP. Se un nucleotide è formato da deossioribosio, adenina e un residuo di acido fosforico, allora sarà chiamato deossiadenosina monofosfato, o dAMP in breve. La tabella 5 mostra la nomenclatura dei nucleotidi.

Tabella 5

Nomenclatura dei nucleotidi che formano il DNA e l'RNA

azotato base	Nucleosidi	Nucleotide
		titolo completo	abbreviazione
	adenosina Deossiadenosina	Adenosina monofosfato Deossiadenosina monofosfato
	Guanosina Deossiguanosina	Guanosina monofosfato Deossiguanosina monofosfato
	Deossicitidina	Citidina monofosfato Deossicitidina monofosfato
		Uridina monofosfato
	Deossitimidina	Deossitimidina monofosfato

I nucleosidi monofosfati (NMP) e i deossinucleosidi monofosfati (dNMP) possono essere uniti da 1 o 2 residui di acido fosforico in più. Questo produce difosfati nucleosidici (NDP), difosfati deossinucleosidici (dNDP) o trifosfati nucleosidici (NTP) e trifosfati deossinucleosidici (dNTP).

NTP e dNTP fungono rispettivamente da substrati per la sintesi di RNA e DNA.

Acidi nucleici.

Acidi nucleici- biopolimeri naturali ad alto peso molecolare che forniscono l'archiviazione e la trasmissione di informazioni ereditarie (genetiche) negli organismi viventi.

Una macromolecola di acidi nucleici, con un peso molecolare da 10.000 Dalton a diversi milioni, fu scoperta nel 1869 dal chimico svizzero F. Miescher nei nuclei dei leucociti che compongono il pus, da cui il nome (nucleo - nucleo).

Gli acidi nucleici sono polimeri i cui monomeri sono nucleotidi . Ogni nucleotide è costituito da una base azotata, uno zucchero pentoso e un residuo di acido fosforico. Le molecole lunghe sono costruite da nucleotidi. polinucleotidi .

Fosfato

azotato

base

Connessione tra

fosfato e zucchero

Riso. La struttura di un nucleotide.

Zucchero, che fa parte del nucleotide, contiene cinque atomi di carbonio, cioè lo è pentoso . A seconda del tipo di pentoso presente nel nucleotide, esistono due tipi di acidi nucleici: gli acidi ribonucleici (RNA), che contengono ribosio e contenenti acidi desossiribonucleici (DNA). desossiribosio (C5H10O4).

Fondazioni, entrambi i tipi di acidi nucleici ne contengono quattro tipi diversi: due di loro appartengono alla classe purine e due - alla classe pirimidine . Le purine lo sono adenina (A) e guanina (D), e al numero di pirimidine - citisina (C) e timina (T) o uracile (Y) (rispettivamente nel DNA o nell'RNA).

Gli acidi nucleici sono acidi perché contengono acido fosforico.

Il ruolo dei nucleotidi nel corpo non si limita a fungere da elementi costitutivi degli acidi nucleici; alcuni importanti coenzimi sono presenti anche nei nucleotidi del gufo. Questi sono, ad esempio, adenosina trifosfato (ATP), nicotinammide adenina dinucleotide (NAD), nicotinammide adenina dinucleotide fosfato (NADP) e flavina adenina dinucleotide (FAD).

Acidi nucleici

DNARNA

mRNA citoplasmatico nucleare tRNA rRNA

Attualmente noto grande numero varietà di DNA e RNA, diverse tra loro per struttura e importanza nel metabolismo.

Esempio: i batteri nelle cellule di Escherichia coli contengono circa 1000 diversi acidi nucleici, mentre gli animali e le piante ne hanno ancora di più.

Ogni tipo di organismo contiene il proprio, caratteristico solo per esso, insieme di questi acidi. Il DNA è localizzato principalmente nei cromosomi del nucleo cellulare (99% del DNA cellulare totale), così come nei mitocondri e nei cloroplasti. L'RNA fa parte del nucleolo, dei ribosomi dei mitocondri, dei plastidi e del citoplasma.

La molecola del DNA è il vettore universale delle informazioni genetiche nelle cellule. È grazie alla struttura e alle funzioni di questa molecola che i segni vengono ereditati, dai genitori ai discendenti, ad es. si realizza la proprietà universale dei viventi: l'ereditarietà. Le molecole di DNA sono i più grandi biopolimeri.

La struttura del DNA.

La struttura delle molecole di DNA fu decifrata nel 1953 da J. Watson e F. Crick. Hanno ricevuto il premio Nobel per questa scoperta.

Secondo Modelli di DNA di Watson-Crick, la molecola di DNA è costituita da due catene polinucleotidiche attorcigliate a destra attorno alla stessa assi , formando doppia elica . Le catene sono disposte in modo antiparallelo, cioè l'uno verso l'altro. Due catene polinucleotidiche sono combinate in una singola molecola di DNA utilizzando legami idrogeno che si verificano tra la base azotata dei nucleotidi di diverse catene. In una catena polinucleotidica, i nucleotidi adiacenti sono interconnessi da legami covalenti che si formano tra il desossiribosio, in una molecola di DNA (e il ribosio nell'RNA), di uno e il residuo di acido fosforico di un altro nucleotide.

Catene a doppia elica complementare tra loro, poiché l'accoppiamento delle basi avviene in stretto accordo: l'adenina si combina con la timina e la guanina con la citosina.

Di conseguenza, in ogni organismo Fig. Accoppiamento di nucleotidi.

numero adenil nucleotidi è uguale al numero timidile, e il numero guanile- numero citidil. Questo modello è chiamato "regola di Chargaff".

Viene chiamata una stretta corrispondenza di nucleotidi situati in filamenti antiparalleli accoppiati di DNA complementarità. Questa proprietà è alla base della formazione di nuove molecole di DNA basate sulla molecola originale.

Pertanto, la doppia elica è stabilizzata da numerose proprietà dell'idrogeno (due si formano tra A e T e tre si formano tra G e C) e interazioni idrofobiche.

Lungo l'asse della molecola, le coppie di basi adiacenti si trovano a una distanza di 0,34 nm l'una dall'altra. Un giro completo dell'elica cade su 3,4 nm, cioè 10 paia di basi (un giro). Il diametro dell'elica è di 2 nm. La distanza tra i componenti di carboidrati di due nucleotidi accoppiati è di 1,1 nm. La lunghezza della molecola di acido nucleico raggiunge centinaia di migliaia di nanometri. Questo è molto più grande della più grande macromolecola proteica, che, una volta dispiegata, raggiunge una lunghezza non superiore a 100-200 nm. La massa di una molecola di DNA è 6 * 10 -12 g.

Viene chiamato il processo di duplicazione di una molecola di DNA replica . La replica avviene come segue. Sotto l'azione di enzimi speciali (elicasi), i legami idrogeno tra i nucleotidi di due catene si rompono. La spirale si svolge. Secondo il principio di complementarità, i corrispondenti nucleotidi del DNA sono attaccati ai legami rilasciati in presenza dell'enzima DNA polimerasi. Questo accumulo può avvenire solo nella direzione 5" → 3". Ciò significa la continua possibilità di copiare un solo filamento di DNA (in alto nella figura). Questo processo è chiamato replica continua. La copia di un'altra catena deve ricominciare ogni volta, di conseguenza, appaiono delle interruzioni nella catena. Per eliminarli è necessario un enzima: la DNA ligasi. Questa replica è chiamata intermittente.

Questo metodo di replicazione del DNA, proposto da Watson e Crick, è noto come replica semiconservativa .

Pertanto, l'ordine dei nucleotidi nel "vecchio" filamento di DNA determina l'ordine dei nucleotidi nel "nuovo", cioè La “vecchia” catena del DNA è, per così dire, una matrice per la sintesi di quella “nuova”. Tali reazioni sono chiamate reazioni sintesi matriciale ; sono caratteristici solo degli esseri viventi.

La replicazione (riduplicazione) consente di mantenere la costanza della struttura del DNA. La molecola di DNA sintetizzata è assolutamente identica all'originale nella sequenza nucleotidica. Se sotto l'influenza di vari fattori nel processo di replicazione nella molecola del DNA si verificano cambiamenti nel numero e nella sequenza dei nucleotidi, si verificano mutazioni. Viene chiamata la capacità delle molecole di DNA di correggere i cambiamenti emergenti e ripristinare l'originale riparazioni .

Funzioni del DNA:

1) Conservazione delle informazioni ereditarie.

Il DNA immagazzina informazioni sotto forma di una sequenza di nucleotidi.

2) Riproduzione e trasmissione dell'informazione genetica.

La capacità di trasferire informazioni alle cellule figlie è fornita dalla capacità dei cromosomi di separarsi in cromatidi con successiva duplicazione delle molecole di DNA. Codifica le informazioni genetiche sulla sequenza degli amminoacidi in una molecola proteica. La sezione di DNA che contiene informazioni su una catena polipeptidica è chiamata gene.

3) Strutturale.

Il DNA è presente sui cromosomi come componente strutturale, cioè. è la base chimica del materiale genetico cromosomico (gene).

4) Il DNA è il modello per la creazione di molecole di RNA.

L'RNA si trova in tutte le cellule viventi come molecole a singolo filamento. Differisce dal DNA in quanto contiene come pentoso ribosio (invece del desossiribosio), e come una delle basi pirimidiniche - uracile (al posto della timina). Esistono tre tipi di RNA. Questi sono matrice, o informazioni, RNA (mRNA, mRNA), RNA di trasferimento (tRNA) e RNA ribosomiale (rRNA). Tutti e tre sono sintetizzati direttamente dal DNA e la quantità di RNA in ciascuna cellula dipende dalla quantità di proteine ​​prodotte da quella cellula.

In una catena di RNA, i nucleotidi sono collegati dalla formazione di legami covalenti (legami fosfodiestere) tra il ribosio di un nucleotide e il residuo di acido fosforico di un altro.

A differenza del DNA, le molecole di RNA sono un biopolimero lineare a filamento singolo costituito da nucleotidi.

Gli RNA a doppio filamento servono a immagazzinare e riprodurre le informazioni ereditarie in alcuni virus, ad es. svolgono le funzioni dei cromosomi - RNA virale.

I nucleotidi di una molecola di RNA possono entrare in relazioni complementari con altri nucleotidi della stessa catena, come risultato della formazione di strutture secondarie e terziarie di molecole di RNA.

Riso. La struttura dell'RNA di trasferimento.

RNA ribisomiale(rRNA) costituisce l'85% dell'RNA totale della cellula, è sintetizzato nel nucleolo, in combinazione con la proteina fa parte dei ribosomi, dei mitocondri (RNA mitocondriale) e dei plastidi (RNA plastide). Contiene da 3 a 5 mila nucleotidi. La sintesi proteica avviene sui ribosomi.

Funzioni: l'rRNA svolge una funzione strutturale (parte dei ribosomi) e partecipa alla formazione del centro attivo dei ribosomi, dove si formano legami peptidici tra le molecole di aminoacidi durante la biosintesi delle proteine.

RNA messaggero(mRNA) costituisce il 5% di tutto l'RNA nelle cellule. Viene sintetizzato durante la trascrizione certa area Molecole di DNA - gene. In termini di struttura, l'mRNA è complementare a una sezione di molecole di DNA che trasporta informazioni sulla sintesi di una particolare proteina. La lunghezza dell'mRNA dipende dalla lunghezza della sezione di DNA da cui è stata letta l'informazione (può essere composta da 300-30000 nucleotidi)

Funzioni: mRNA trasferisce informazioni sulla sintesi proteica dal nucleo al citoplasma ai ribosomi e diventa una matrice per la sintesi di molecole proteiche.

Trasferimento dell'RNA(tRNA) costituisce circa il 10% di tutto l'RNA, è sintetizzato nel nucleolo, ha una breve catena di nucleotidi e si trova nel citoplasma. Ha una funzione di trifoglio. Ogni amminoacido ha una propria famiglia di molecole di tRNA. Portano gli amminoacidi contenuti nel citoplasma al ribosoma.

Funzioni: ad un'estremità c'è una tripletta di nucleotidi (anticodon) che codifica per un particolare amminoacido. All'altra estremità c'è una tripletta di nucleotidi a cui è attaccato un amminoacido. Ogni aminoacido ha il suo tRNA.

Come le proteine, gli acidi nucleici sono biopolimeri e la loro funzione è immagazzinare, implementare e trasferire informazioni genetiche (ereditarie) negli organismi viventi.

Esistono due tipi di acidi nucleici: desossiribonucleico (DNA) e ribonucleico (RNA). I monomeri negli acidi nucleici sono nucleotidi. Ciascuno di essi contiene una base azotata, uno zucchero a cinque atomi di carbonio (desossiribosio nel DNA, ribosio nell'RNA) e un residuo di acido fosforico.

Il DNA contiene quattro tipi di nucleotidi che differiscono nella base azotata nella loro composizione: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). La molecola di RNA ha anche 4 tipi di nucleotidi con una delle basi azotate: adenina, guanina, citosina e uracile (U). Pertanto, il DNA e l'RNA differiscono sia nel contenuto di zucchero nei nucleotidi che in una delle basi azotate (Tabella 1).

Tabella 1

Componenti dei nucleotidi del DNA e dell'RNA

Le molecole di DNA e RNA differiscono significativamente nella loro struttura e funzioni.

Una molecola di DNA può includere un numero enorme di nucleotidi, da diverse migliaia a centinaia di milioni (molecole di DNA veramente giganti possono essere "viste" con un microscopio elettronico). Strutturalmente, è una doppia elica di catene polinucleotidiche(Fig. 1) collegati da legami idrogeno tra le basi azotate dei nucleotidi. A causa di ciò, le catene polinucleotidiche sono tenute saldamente l'una accanto all'altra.

Nello studio di vari DNA (in diversi tipi di organismi), è stato scoperto che l'adenina di una catena può legarsi solo alla timina e la guanina può legarsi solo alla citosina di un'altra. Pertanto, l'ordine dei nucleotidi in un filamento corrisponde strettamente all'ordine della loro disposizione nell'altro. Questo fenomeno è stato nominato complementarità(cioè aggiunte) e vengono chiamate le catene polinucleotidiche opposte complementare. Questa è la ragione dell'unico tra tutti gli inorganici e materia organica proprietà del DNA capacità di riprodursi O raddoppio(figura 2). In questo caso, inizialmente le catene complementari delle molecole di DNA divergono (sotto l'influenza di un enzima speciale, i legami tra i nucleotidi complementari delle due catene vengono distrutti). Quindi, su ciascuna catena, inizia la sintesi di una nuova catena complementare ("mancante") a causa di nucleotidi liberi, che sono sempre presenti in grandi quantità nella cellula. Di conseguenza, invece di una molecola di DNA ("genitore"), ne vengono formate due nuove ("figlie"), identiche per struttura e composizione l'una all'altra, nonché alla molecola di DNA originale. Questo processo precede sempre la divisione cellulare e garantisce il trasferimento delle informazioni ereditarie dalla cellula madre alla figlia ea tutte le generazioni successive.

Riso. 1. Doppia elica del DNA. Due catene sono avvolte l'una intorno all'altra. Ogni catena (raffigurata come un nastro) è costituita da gruppi alternati di zucchero e fosfato. I legami idrogeno tra le basi azotate (A, T, G e C) tengono insieme le due catene

Riso. 2.Replicazione del DNA. La doppia elica è "sbloccata" dalegami a idrogeno deboli che legano complementari basi di due catene. Ognuna delle vecchie catene funge da matriceper la formazione di uno nuovo: nucleotidi con complementare le basi si allineano contro la vecchia catena e si colleganoinsieme

Le molecole di RNA sono generalmente a filamento singolo (a differenza del DNA) e contengono un numero molto inferiore di nucleotidi. Esistono tre tipi di RNA (Tabella 2), che differiscono per le dimensioni delle molecole e le funzioni svolte: informativo (mRNA), ribosomiale (rRNA) e trasporto (tRNA).

Tavolo 2

TreTipoRNA

L'RNA messaggero (i-RNA) si trova nel nucleo e nel citoplasma della cellula, ha la catena polinucleotidica più lunga tra gli RNA e svolge la funzione di trasferire le informazioni ereditarie dal nucleo al citoplasma della cellula.

L'RNA di trasferimento (t-RNA) si trova anche nel nucleo e nel citoplasma della cellula, la sua catena ha la struttura più complessa ed è anche la più corta (75 nucleotidi). Il T-RNA fornisce amminoacidi ai ribosomi durante la traduzione - biosintesi proteica.

L'RNA ribosomiale (r-RNA) si trova nel nucleolo e nei ribosomi della cellula, ha una catena di media lunghezza. Tutti i tipi di RNA si formano durante la trascrizione dei corrispondenti geni del DNA.

Ricordare!

Perché gli acidi nucleici sono classificati come eteropolimeri?

Sono costituiti da diversi monomeri: nucleotidi, ma i nucleotidi stessi differiscono in alcune strutture.

Cos'è un monomero di acido nucleico?

Nucleotidi

Quali funzioni degli acidi nucleici conosci?

Archiviazione e trasmissione di informazioni ereditarie. Il DNA contiene informazioni sulla struttura primaria di tutte le proteine ​​necessarie al corpo. Queste informazioni sono registrate in una sequenza lineare di nucleotidi. Poiché le proteine ​​svolgono un ruolo primario nella vita del corpo, partecipando alla struttura, allo sviluppo e al metabolismo, si può sostenere che il DNA immagazzini informazioni sul corpo. Nell'RNA, ciascuno dei suoi tipi svolge la sua funzione a seconda della sua struttura. L'mRNA è una copia di una sezione di DNA che contiene informazioni sul numero, la composizione e la sequenza dei residui amminoacidici che determinano la struttura e le funzioni di una molecola proteica. Questo RNA contiene un piano per costruire una molecola polipeptidica. tRNA: il suo ruolo è quello di attaccare una molecola di amminoacido e trasportarla nel sito della sintesi proteica. rRNA - si combina con una proteina e forma organelli speciali - ribosomi, sui quali le molecole proteiche sono assemblate nella cellula di qualsiasi organismo vivente.

Quali proprietà degli esseri viventi sono determinate direttamente dalla struttura e dalle funzioni degli acidi nucleici?

Ereditarietà, variabilità, riproduzione

Rivedi le domande e i compiti

1. Cosa sono gli acidi nucleici? Perché hanno preso un nome simile?

Gli acidi nucleici sono biopolimeri i cui monomeri sono nucleotidi. Dal lat. "nuclei" - il nucleo, poiché questi acidi sono localizzati o sintetizzati nel nucleo, o nei procarioti, la funzione dell'informazione nucleare è svolta dal nucleoide (DNA o RNA).

2. Quali tipi di acidi nucleici conosci?

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

4. Assegna un nome alle funzioni del DNA. Come sono correlate la struttura e le funzioni del DNA?

Archiviazione e trasmissione di informazioni ereditarie: il DNA si trova rigorosamente nel nucleo.

La molecola del DNA è in grado di auto-replicarsi raddoppiando. Sotto l'azione degli enzimi, la doppia elica del DNA si svolge, i legami tra le basi azotate si rompono.

Il DNA contiene informazioni sulla struttura primaria di tutte le proteine ​​necessarie al corpo. Queste informazioni sono registrate in una sequenza lineare di nucleotidi.

Poiché le proteine ​​svolgono un ruolo primario nella vita del corpo, partecipando alla struttura, allo sviluppo e al metabolismo, si può sostenere che il DNA immagazzini informazioni sul corpo.

5. Quali tipi di RNA esistono nella cellula, dove vengono sintetizzati? Elenca le loro funzioni.

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

i-RNA - sintetizzato nel nucleo sullo stampo del DNA, è la base per la sintesi proteica.

tRNA è il trasporto di amminoacidi al sito di sintesi proteica - ai ribosomi.

rRNA - sintetizzato nei nucleoli del nucleo e forma i ribosomi stessi della cellula.

Tutti i tipi di RNA sono sintetizzati su un modello di DNA.

6. È sufficiente sapere quale monosaccaride fa parte dei nucleotidi per capire di che tipo di acido nucleico stiamo parlando?

Sì, l'RNA contiene ribosio.

Il DNA contiene desossiribosio.

Non sarà possibile riconoscere i tipi di RNA da un monosaccaride.

7. Un frammento di una catena di DNA ha la seguente composizione: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Usando il principio di complementarità, completa il secondo filone.

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

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

Pensare! Ricordare!

1. Perché ci sono tre tipi di molecole di RNA nelle cellule, ma solo un tipo di DNA?

Il DNA è la molecola più grande, non può lasciare il nucleo, i pori sono troppo piccoli. L'RNA è piccole molecole, ognuna svolge la propria funzione, fornendo varie funzioni nella cellula, mentre lavora. Sulla matrice del DNA possono essere sintetizzati contemporaneamente molti tipi di RNA e tutti vanno a svolgere le loro funzioni.

3. Quali tipi di RNA saranno gli stessi in tutti gli organismi? Quale tipo di RNA presenta la maggiore variabilità? Spiega il tuo punto di vista.

i-RNA e t-RNA saranno gli stessi per tutti gli organismi, poiché la biosintesi proteica segue un unico meccanismo e il t-RNA trasporta gli stessi 20 amminoacidi. rRNA può essere diverso.