Apakah fungsi asid nukleik dalam sel? Struktur dan fungsi asid nukleik.

Asas molekul keturunan dan kebolehubahan

1. Asid nukleik, struktur, fungsi dan genesisnya

2. Peringkat utama biosintesis protein. Kod genetik, sifat utamanya

3. Peraturan ekspresi gen

Asid nukleik, struktur dan fungsinya

Asid nukleik ialah heteropolimer linear tidak bercabang yang monomernya nukleotida berkaitan ikatan fosfodiester.

Nukleotida- Ini adalah bahan organik yang molekulnya terdiri daripada sisa pentosa (ribosa atau deoksiribosa), yang mana residu asid fosforik dan bes nitrogen terikat secara kovalen. Bes nitrogen dalam nukleotida dibahagikan kepada dua kumpulan: purin(adenine dan guanina) dan pirimidin(sitosin, timin dan urasil). Deoksiribonukleotida termasuk dalam mereka deoksiribosa adenine(A), guanin(G), timin(T), sitosin(C). Ribonukleotida termasuk dalam mereka ribosa dan salah satu daripada bes nitrogen: adenine(A), guanin(G), urasil(U) sitosin(C).

Dalam beberapa kes, pelbagai derivatif bes nitrogen yang disenaraikan juga ditemui dalam sel - bes kecil yang merupakan sebahagian daripada nukleotida kecil.

Nukleotida bebas dan bahan yang serupa dengannya memainkan peranan penting dalam metabolisme. Sebagai contoh, NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) dan NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) berfungsi sebagai pembawa elektron dan proton.

Nukleotida bebas mampu menambah 1...2 lagi kumpulan fosforus, membentuk sebatian makroergik. Sumber tenaga sejagat dalam sel ialah ATP - asid trifosforik adenosin, yang terdiri daripada adenin, ribosa dan tiga sisa asid fosforik (pirofosfat). Hidrolisis satu ikatan pirofosfat terminal membebaskan kira-kira 30.6 kJ/mol (atau 8.4 kcal/mol) tenaga bebas, yang boleh digunakan oleh sel. Ikatan pirofosfat ini dipanggil makroergik(tenaga tinggi).

Sebagai tambahan kepada ATP, terdapat sebatian tenaga tinggi lain berdasarkan nukleotida: GTP (mengandungi guanin; mengambil bahagian dalam biosintesis protein, glukosa), UTP (mengandungi urasil; mengambil bahagian dalam sintesis polisakarida).

Nukleotida boleh terbentuk bentuk kitaran mis. cAMP, cCMP, cGMP. Nukleotida kitaran bertindak sebagai pengawal selia pelbagai proses fisiologi.

Asid nukleik

Terdapat dua jenis asid nukleik: DNA ( Asid deoksiribonukleik) dan RNA ( asid ribonukleik). Asid nukleik menyediakan penyimpanan, pembiakan dan pelaksanaan maklumat genetik (keturunan). Maklumat ini dicerminkan (dikodkan) dalam bentuk jujukan nukleotida. Khususnya, jujukan nukleotida mencerminkan struktur utama protein (lihat di bawah). Korespondensi antara asid amino dan urutan nukleotida yang mengekodnya dipanggil kod genetik . unit kod genetik DNA dan RNA ialah triplet- urutan tiga nukleotida.

Asid nukleik adalah bahan aktif secara kimia. Mereka membentuk pelbagai sebatian dengan protein - nukleoprotein, atau nukleoprotein.

Asid deoksiribonukleik (DNA) ialah asid nukleik yang monomernya ialah deoksiribonukleotida. DNA adalah pembawa utama maklumat keturunan. Ini bermakna semua maklumat tentang struktur, fungsi dan perkembangan sel individu dan keseluruhan organisma direkodkan dalam bentuk urutan nukleotida DNA.

Asid nukleik ditemui oleh Miescher pada tahun 1868. Walau bagaimanapun, hanya pada tahun 1924 Fölgen membuktikan bahawa DNA adalah komponen penting kromosom. Pada tahun 1944, Avery, McLeod dan McCarthy menetapkan bahawa DNA memainkan peranan penting dalam penyimpanan, penghantaran dan pelaksanaan maklumat keturunan.

Terdapat beberapa jenis DNA: A, B, Z, T-bentuk. Daripada jumlah ini, bentuk B biasanya ditemui dalam sel - heliks tangan kanan berganda, yang terdiri daripada dua benang (atau rantai) yang disambungkan oleh ikatan hidrogen. Setiap helai diwakili oleh sisa-sisa deoksiribosa dan asid fosforik yang berselang-seli, lebih-lebih lagi, bes nitrogen terikat secara kovalen pada deoksiribosa. Dalam kes ini, asas nitrogen dua helai DNA diarahkan ke arah satu sama lain dan, disebabkan oleh pembentukan ikatan hidrogen, membentuk pasangan pelengkap: A=T (dua ikatan hidrogen) dan G≡C (tiga ikatan hidrogen). Oleh itu, urutan nukleotida rantai ini secara unik sepadan antara satu sama lain. Panjang gegelung heliks berganda ialah 3.4 nm, jarak antara pasangan bes nitrogen bersebelahan ialah 0.34 nm, dan diameter heliks berganda ialah 1.8 nm.

Dalam sel eukariotik, DNA wujud dalam bentuk kompleks nukleoprotein, yang termasuk protein histon.

Panjang DNA diukur dengan bilangan pasangan nukleotida (disingkat - isn, atau b). Panjang satu molekul DNA berkisar dari beberapa ribu isn(disingkatkan - tbn, atau kb) sehingga beberapa juta isn (mpn, atau Mb).

BabV. ASID NUKLEIK

§ 13. ASID NUKLEIK:

FUNGSI DAN KOMPOSISI

Idea umum tentang asid nukleik

Asid nukleik ialah biopolimer terpenting dengan berat molekul relatif mencapai 5·10 9 . Ia terkandung dalam semua organisma hidup tanpa pengecualian dan bukan sahaja penjaga dan sumber maklumat genetik, tetapi juga melaksanakan beberapa fungsi penting yang lain. Asid nukleik ialah polimer yang unit monomernya nukleotida.

Terdapat dua jenis asid nukleik − asid deoksiribonukleik(DNA) dan asid ribonukleik(RNA). DNA adalah bahan genetik kebanyakan organisma. Dalam sel prokariotik, sebagai tambahan kepada DNA kromosom utama, DNA extrachromosomal, plasmid, sering dijumpai. Dalam sel eukariotik, sebahagian besar DNA terletak di dalam nukleus sel, di mana ia dikaitkan dengan protein dalam kromosom. Sel eukariotik juga mengandungi DNA dalam mitokondria dan kloroplas.

Menarik untuk diketahui! Molekul DNA adalah molekul terbesar. molekul DNAE. coliterdiri daripada kira-kira 4,000,000 pasangan asas, jisim relatifnya ialah 26000000000, dan panjangnya ialah 1.4 mm, iaitu 700 kali saiz selnya. Molekul DNA eukariotik boleh mencapai saiz yang lebih besar, panjangnya boleh beberapa cm, dan jisim relatifnya ialah 10 10 -10 11 . Ia akan mengambil kira-kira 1,000,000 muka surat untuk menulis urutan nukleotida DNA manusia.

Bagi RNA, mengikut fungsi yang mereka lakukan, mereka membezakan:

1. maklumat RNA (mRNA) - ia mengandungi maklumat tentang struktur utama protein;

2. RNA ribosom (rRNA) - adalah sebahagian daripada ribosom;

3. mengangkut RNA (tRNA) - menyediakan penghantaran asid amino ke tapak sintesis protein.

Sebagai bahan genetik, RNA adalah sebahagian daripada beberapa virus. Contohnya, virus yang menyebabkan penyakit berbahaya, seperti selesema dan AIDS, mengandungi RNA.

Asid nukleik boleh menjadi linear dan bulat (tertutup kovalen). Mereka mungkin terdiri daripada satu atau dua rantai. Di bawah adalah gambar rajah yang menunjukkan kewujudan dalam sifat pelbagai jenis asid nukleik:

Fungsi Asid Nukleik

Asid nukleik mempunyai tiga fungsi penting: penyimpanan, penghantaran dan pelaksanaan maklumat genetik. Sebagai tambahan kepada ini, mereka melaksanakan fungsi lain, contohnya, mereka terlibat dalam pemangkinan beberapa tindak balas kimia, mengawal selia pelaksanaan maklumat genetik, melaksanakan fungsi struktur, dsb. Peranan penjaga maklumat genetik dalam kebanyakan organisma (eukariota, prokariot, beberapa virus) dilakukan oleh DNA beruntai dua. Hanya dalam sesetengah virus, penjaga maklumat genetik adalah DNA untai tunggal atau untai tunggal, serta RNA untai dua. Maklumat genetik disimpan dalam gen. Gen, mengikut sifatnya, adalah bahagian asid nukleik. Mereka mengekod struktur utama protein. Gen juga boleh membawa maklumat tentang struktur jenis RNA tertentu, seperti tRNA dan rRNA.

Maklumat genetik diturunkan daripada ibu bapa kepada anak. Proses ini dikaitkan dengan penggandaan asid nukleik (DNA atau RNA), yang bertindak sebagai penjaga maklumat genetik, dan pemindahan seterusnya kepada keturunan. Sebagai contoh, akibat pembahagian, sel anak menerima molekul DNA yang sama daripada ibu, dan oleh itu maklumat genetik yang sama (Rajah 38). Semasa pembiakan, virus juga menular kepada zarah virus anak perempuan mereka. salinan yang tepat asid nukleik. Dalam pembiakan seksual, anak menerima maklumat genetik daripada kedua ibu bapa. Inilah sebabnya mengapa anak-anak mewarisi sifat daripada kedua ibu bapa.

nasi. 38. Pengedaran DNA semasa pembahagian sel

Hasil daripada pelaksanaan maklumat genetik, sintesis protein yang dikodkan dalam DNA dalam bentuk gen (atau, untuk sesetengah virus, dalam RNA) berlaku. Dalam proses ini, maklumat tentang struktur utama protein disalin daripada molekul DNA kepada mRNA dan kemudian dinyahkodkan pada ribosom dengan penyertaan tRNA. Akibatnya, protein terbentuk:

protein RNA DNA.

Komposisi asid nukleik

Asid nukleik ialah polimer yang dibina daripada nukleotida yang dihubungkan bersama oleh ikatan fosfodiester. Setiap nukleotida terdiri daripada asas nitrogen, pentosa dan sisa asid fosforik.

Membezakan pirimidin Dan purin alasan, juga dipanggil masing-masing pirimidin Dan purin. Basa pirimidin adalah derivatif pirimidin:

bes purin - terbitan purin:

Pirimidin termasuk urasil, timin, dan sitosin; purin termasuk adenin dan guanin:

DNA mengandungi timin, sitosin, adenin dan guanin, manakala RNA mengandungi asas yang sama, hanya urasil yang disertakan dan bukannya timin. Sebagai tambahan kepada asas nitrogen, asid nukleik mengandungi pentosa: DNA - D-deoksiribosa, dan RNA - D-ribose. Karbohidrat adalah dalam bentuk b-anomer dalam bentuk furanose:

Bes nitrogen mengikat karbohidrat dengan mengorbankan hidroksil glikosidik. Nukleosida terbentuk. Secara skematik, pembentukan nukleosida boleh digambarkan seperti berikut:

Komposisi asid nukleik termasuk 8 nukleosida, 4 - dalam komposisi RNA dan 4 - dalam komposisi DNA (Rajah 39).

Nukleosida yang membentuk RNA:

Nukleosida yang membentuk DNA:

nasi. 39. Nukleosida

Nukleosida yang terikat pada residu asid fosforik dipanggil nukleotida:

Dalam kes ini, sisa asid fosforik boleh dikaitkan dengan atom karbon 3'- atau 5'-:

Adenosine 5'-monophosphate disingkatkan sebagai AMP. Jika nukleotida dibentuk oleh deoxoribose, adenine, dan satu residu asid fosforik, maka ia akan dipanggil deoxyadenosine monofosfat, atau pendeknya dAMP. Jadual 5 menunjukkan tatanama nukleotida.

Jadual 5

Nomenklatur nukleotida yang membentuk DNA dan RNA

bernitrogen asas	Nukleosida	Nukleotida
		tajuk penuh	singkatan
	adenosin Deoxyadenosine	Adenosin monofosfat Deoxyadenosine monofosfat
	Guanosin Deoxyguanosine	Guanosine monofosfat Deoksiguanosin monofosfat
	Deoxycytidine	Cytidine monofosfat Deoxycytidine monofosfat
		Uridin monofosfat
	Deoxythymidine	Deoxythymidine monofosfat

Nukleosida monofosfat (NMP) dan deoksinukleosida monofosfat (dNMP) boleh dicantumkan dengan 1 atau 2 lagi sisa asid fosforik. Ini menghasilkan nucleoside diphosphates (NDPs), deoxynucleoside diphosphates (dNDPs), atau nucleoside triphosphates (NTPs) dan deoxynucleoside triphosphates (dNTPs).

NTP dan dNTP berfungsi sebagai substrat untuk sintesis RNA dan DNA, masing-masing.

Asid nukleik.

Asid nukleik- biopolimer molekul tinggi semula jadi yang menyediakan penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan (genetik) dalam organisma hidup.

Satu makromolekul asid nukleik, dengan berat molekul dari 10,000 Dalton hingga beberapa juta, ditemui pada tahun 1869 oleh ahli kimia Switzerland F. Miescher dalam nukleus leukosit yang membentuk nanah, oleh itu namanya (nukleus - nukleus).

Asid nukleik ialah polimer yang monomernya nukleotida . Setiap nukleotida terdiri daripada bes nitrogen, gula pentosa, dan residu asid fosforik. Molekul panjang dibina daripada nukleotida. polinukleotida .

fosfat

bernitrogen

asas

Sambungan antara

fosfat dan gula

nasi. Struktur nukleotida.

gula, yang merupakan sebahagian daripada nukleotida, mengandungi lima atom karbon, iaitu, ia pentosa . Bergantung kepada jenis pentosa yang terdapat dalam nukleotida, terdapat dua jenis asid nukleik - asid ribonukleik (RNA), yang mengandungi ribosa , dan asid deoksiribonukleik (DNA) yang mengandungi deoksiribosa (C 5 H 10 O 4).

Asas, kedua-dua jenis asid nukleik mengandungi empat jenis yang berbeza: dua daripada mereka tergolong dalam kelas purin dan dua - ke kelas pirimidin . Purin ialah adenine (A) dan guanin (D), dan kepada bilangan pirimidin - sitisine (C) dan timin (T) atau urasil (Y) (masing-masing dalam DNA atau RNA).

Asid nukleik adalah asid kerana ia mengandungi asid fosforik.

Peranan nukleotida dalam badan tidak terhad kepada berfungsi sebagai blok binaan asid nukleik; beberapa koenzim penting juga terdapat dalam nukleotida burung hantu. Ini adalah, sebagai contoh, adenosine triphosphate (ATP), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), dan flavin adenine dinucleotide (FAD).

Asid nukleik

DNARNA

mRNA sitoplasma nuklear tRNA rRNA

Pada masa ini diketahui nombor besar jenis DNA dan RNA, berbeza antara satu sama lain dalam struktur dan kepentingan dalam metabolisme.

Contoh: bakteria dalam sel Escherichia coli mengandungi kira-kira 1000 asid nukleik yang berbeza, manakala haiwan dan tumbuhan mempunyai lebih banyak lagi.

Setiap jenis organisma mengandungi sendiri, ciri hanya untuknya, set asid ini. DNA disetempat terutamanya dalam kromosom nukleus sel (99% daripada jumlah DNA sel), serta dalam mitokondria dan kloroplas. RNA adalah sebahagian daripada nukleolus, ribosom mitokondria, plastid dan sitoplasma.

Molekul DNA ialah pembawa universal maklumat genetik dalam sel. Ia adalah terima kasih kepada struktur dan fungsi molekul ini bahawa tanda-tanda diwarisi - dari ibu bapa kepada keturunan, i.e. harta sejagat orang hidup direalisasikan - keturunan. Molekul DNA adalah biopolimer terbesar.

Struktur DNA.

Struktur molekul DNA telah ditafsirkan pada tahun 1953 oleh J. Watson dan F. Crick. Mereka menerima Hadiah Nobel untuk penemuan ini.

mengikut Model DNA Watson-Crick, molekul DNA terdiri daripada dua rantai polinukleotida yang dipintal ke kanan di sekeliling yang sama paksi , membentuk heliks ganda dua . Rantai disusun antiselari, i.e. terhadap satu sama lain. Dua rantai polinukleotida digabungkan menjadi satu molekul DNA menggunakan ikatan hidrogen yang berlaku di antara asas nitrogen nukleotida rantai yang berbeza. Dalam rantai polinukleotida, nukleotida bersebelahan saling berkaitan oleh ikatan kovalen yang terbentuk antara deoksiribosa, dalam molekul DNA (dan ribosa dalam RNA), satu dan sisa asid fosforik nukleotida lain.

Rantai heliks berganda saling melengkapi antara satu sama lain, kerana pasangan asas berlaku mengikut ketat: adenine bergabung dengan timin, dan guanin dengan sitosin.

Akibatnya, dalam setiap organisma Rajah. Berpasangan nukleotida.

nombor adenil nukleotida adalah sama dengan nombor timidil, dan nombor guanyl- nombor cytidyl. Corak ini dipanggil "Peraturan Chargaff".

Korespondensi ketat nukleotida yang terletak dalam untaian antiselari DNA berpasangan dipanggil saling melengkapi. Sifat ini mendasari pembentukan molekul DNA baru berdasarkan molekul asal.

Oleh itu, heliks berganda distabilkan oleh banyak sifat hidrogen (dua terbentuk antara A dan T, dan tiga terbentuk antara G dan C) dan interaksi hidrofobik.

Di sepanjang paksi molekul, pasangan bes bersebelahan terletak pada jarak 0.34 nm antara satu sama lain. Satu pusingan penuh heliks jatuh pada 3.4 nm, iaitu, 10 pasangan asas (satu pusingan). Diameter heliks ialah 2 nm. Jarak antara komponen karbohidrat dua nukleotida berpasangan ialah 1.1 nm. Panjang molekul asid nukleik mencecah ratusan ribu nanometer. Ini jauh lebih besar daripada makromolekul protein terbesar, yang, apabila dibuka, mencapai panjang tidak lebih daripada 100-200 nm. Jisim molekul DNA ialah 6 * 10 -12 g.

Proses penduaan molekul DNA dipanggil replikasi . Replikasi berlaku seperti berikut. Di bawah tindakan enzim khas (helicase), ikatan hidrogen antara nukleotida dua rantai terputus. Lingkaran itu berehat. Menurut prinsip saling melengkapi, nukleotida DNA yang sepadan dilekatkan pada ikatan yang dilepaskan dengan kehadiran enzim DNA polimerase. Pembinaan ini hanya boleh berlaku dalam arah 5" → 3". Ini bermakna kemungkinan berterusan untuk menyalin hanya satu helai DNA (atas dalam rajah). Proses ini dipanggil replikasi berterusan. Menyalin rantaian lain mesti bermula semula setiap kali, akibatnya, putus muncul dalam rantai. Untuk menghapuskannya, enzim diperlukan - ligase DNA. Replikasi ini dipanggil terputus-putus.

Kaedah replikasi DNA ini, yang dicadangkan oleh Watson dan Crick, dikenali sebagai replikasi separa konservatif .

Oleh itu, susunan nukleotida dalam helai DNA "lama" menentukan susunan nukleotida dalam "baru", i.e. Rantaian DNA "lama" adalah, seolah-olah, matriks untuk sintesis yang "baru". Reaksi sedemikian dipanggil tindak balas sintesis matriks ; mereka hanya ciri-ciri hidupan.

Replikasi (reduplikasi) membolehkan anda mengekalkan keteguhan struktur DNA. Molekul DNA yang disintesis benar-benar sama dengan asal dalam urutan nukleotida. Jika di bawah pengaruh pelbagai faktor dalam proses replikasi dalam perubahan molekul DNA berlaku dalam bilangan dan urutan nukleotida, maka mutasi berlaku. Keupayaan molekul DNA untuk membetulkan perubahan yang muncul dan memulihkan asal dipanggil ganti rugi .

Fungsi DNA:

1) Penyimpanan maklumat keturunan.

DNA menyimpan maklumat dalam bentuk urutan nukleotida.

2) Pembiakan dan penghantaran maklumat genetik.

Keupayaan untuk memindahkan maklumat kepada sel anak disediakan oleh keupayaan kromosom untuk memisahkan menjadi kromatid dengan pengulangan molekul DNA yang seterusnya. Ia mengekod maklumat genetik tentang urutan asid amino dalam molekul protein. Bahagian DNA yang membawa maklumat tentang satu rantai polipeptida dipanggil gen.

3) Struktural.

DNA terdapat pada kromosom sebagai komponen struktur, iaitu ialah asas kimia bahan genetik kromosom (gen).

4) DNA ialah templat untuk mencipta molekul RNA.

RNA ditemui dalam semua sel hidup sebagai molekul untai tunggal. Ia berbeza daripada DNA kerana ia mengandungi sebagai pentosa ribosa (bukan deoksiribosa), dan sebagai salah satu daripada asas pirimidin - urasil (bukan timin). Terdapat tiga jenis RNA. Ini adalah matriks, atau maklumat, RNA (mRNA, mRNA), pemindahan RNA (tRNA) dan RNA ribosom (rRNA). Ketiga-tiganya disintesis terus daripada DNA, dan jumlah RNA dalam setiap sel bergantung kepada jumlah protein yang dihasilkan oleh sel tersebut.

Dalam rantai RNA, nukleotida dikaitkan dengan pembentukan ikatan kovalen (ikatan fosfodiester) antara ribosa satu nukleotida dan residu asid fosforik yang lain.

Tidak seperti DNA, molekul RNA ialah biopolimer linear beruntai tunggal yang terdiri daripada nukleotida.

RNA terkandas dua berfungsi untuk menyimpan dan menghasilkan semula maklumat keturunan dalam sesetengah virus, i.e. mereka melaksanakan fungsi kromosom - RNA virus.

Nukleotida satu molekul RNA boleh memasuki hubungan pelengkap dengan nukleotida lain dalam rantai yang sama, hasil daripada pembentukan struktur sekunder dan tertier molekul RNA.

nasi. Struktur pemindahan RNA.

RNA ribisomal(rRNA) membentuk 85% daripada jumlah RNA sel, ia disintesis dalam nukleolus, dalam kombinasi dengan protein ia adalah sebahagian daripada ribosom, mitokondria (RNA mitokondria) dan plastid (RNA plastid). Mengandungi dari 3 hingga 5 ribu nukleotida. Sintesis protein berlaku pada ribosom.

Fungsi: rRNA menjalankan fungsi struktur (sebahagian daripada ribosom) dan mengambil bahagian dalam pembentukan pusat aktif ribosom, di mana ikatan peptida terbentuk antara molekul asid amino semasa biosintesis protein.

RNA Rasul(mRNA) membentuk 5% daripada semua RNA dalam sel. Ia disintesis semasa transkripsi kawasan tertentu Molekul DNA - gen. Dari segi struktur, mRNA adalah pelengkap kepada bahagian molekul DNA yang membawa maklumat tentang sintesis protein tertentu. Panjang mRNA bergantung pada panjang bahagian DNA dari mana maklumat dibaca (ia boleh terdiri daripada 300-30000 nukleotida)

Fungsi: mRNA memindahkan maklumat tentang sintesis protein dari nukleus ke sitoplasma kepada ribosom dan menjadi matriks untuk sintesis molekul protein.

Pemindahan RNA(tRNA) membentuk kira-kira 10% daripada semua RNA, disintesis dalam nukleolus, mempunyai rantai pendek nukleotida dan terletak dalam sitoplasma. Ia mempunyai fungsi trefoil. Setiap asid amino mempunyai keluarga molekul tRNA sendiri. Mereka menghantar asid amino yang terkandung dalam sitoplasma ke ribosom.

Fungsi: pada satu hujung ialah triplet nukleotida (antikodon) yang mengekod untuk asid amino tertentu. Di hujung yang satu lagi ialah triplet nukleotida yang terikat dengan asid amino. Setiap asid amino mempunyai tRNA sendiri.

Seperti protein, asid nukleik adalah biopolimer, dan fungsinya adalah untuk menyimpan, melaksanakan dan memindahkan maklumat genetik (keturunan) dalam organisma hidup.

Terdapat dua jenis asid nukleik - deoksiribonukleik (DNA) dan ribonukleik (RNA). Monomer dalam asid nukleik ialah nukleotida. Setiap daripadanya mengandungi bes nitrogen, gula lima karbon (deoksiribosa dalam DNA, ribosa dalam RNA) dan sisa asid fosforik.

DNA mengandungi empat jenis nukleotida yang berbeza dalam asas nitrogen dalam komposisinya - adenine (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T). Molekul RNA juga mempunyai 4 jenis nukleotida dengan salah satu bes nitrogen - adenine, guanin, sitosin dan urasil (U). Oleh itu, DNA dan RNA berbeza dalam kandungan gula dalam nukleotida dan dalam salah satu bes nitrogen (Jadual 1).

Jadual 1

Komponen DNA dan RNA nukleotida

Molekul DNA dan RNA berbeza dengan ketara dalam struktur dan fungsinya.

Molekul DNA boleh merangkumi sejumlah besar nukleotida - dari beberapa ribu hingga ratusan juta (molekul DNA yang benar-benar gergasi boleh "dilihat" dengan mikroskop elektron). Dari segi struktur, ia adalah heliks berganda bagi rantai polinukleotida(Gamb. 1) disambungkan oleh ikatan hidrogen antara bes nitrogen nukleotida. Disebabkan ini, rantai polinukleotida dipegang dengan kuat di sebelah yang lain.

Dalam kajian pelbagai DNA (dalam pelbagai jenis organisma), didapati bahawa adenine satu rantai hanya boleh mengikat timin, dan guanin hanya boleh mengikat sitosin yang lain. Oleh itu, susunan nukleotida dalam satu helai dengan ketat sepadan dengan susunan susunan mereka dalam yang lain. Fenomena ini telah dinamakan saling melengkapi(iaitu penambahan), dan rantai polinukleotida yang bertentangan dipanggil saling melengkapi. Ini adalah sebab untuk unik di kalangan semua bukan organik dan bahan organik harta DNA keupayaan untuk membiak atau menggandakan(Gamb. 2). Dalam kes ini, pada mulanya, rantai pelengkap molekul DNA menyimpang (di bawah pengaruh enzim khas, ikatan antara nukleotida pelengkap kedua-dua rantai dimusnahkan). Kemudian, pada setiap rantai, sintesis rantai pelengkap baru (“hilang”) bermula kerana nukleotida bebas, yang sentiasa terdapat dalam kuantiti yang banyak dalam sel. Akibatnya, bukannya satu molekul DNA (“ibu bapa”), dua (“anak perempuan”) yang baharu terbentuk, sama dalam struktur dan komposisi antara satu sama lain, serta molekul DNA asal. Proses ini sentiasa mendahului pembahagian sel dan memastikan pemindahan maklumat keturunan daripada sel ibu kepada anak perempuan dan semua generasi seterusnya.

nasi. 1. Heliks ganda DNA. Dua rantai dililit satu sama lain. Setiap rantai (digambarkan sebagai reben) terdiri daripada kumpulan gula dan fosfat berselang-seli. Ikatan hidrogen antara bes nitrogen (A, T, G dan C) memegang kedua-dua rantai bersama-sama

nasi. 2.replikasi DNA. Heliks berganda "dibuka" olehikatan hidrogen lemah yang menghubungkan pelengkap asas dua rantai. Setiap rantai lama berfungsi sebagai matriksuntuk pembentukan yang baru: nukleotida dengan pelengkap pangkalan berbaris melawan rantai lama dan bersambungbersama-sama

Molekul RNA biasanya beruntai tunggal (tidak seperti DNA) dan mengandungi bilangan nukleotida yang lebih kecil. Terdapat tiga jenis RNA (Jadual 2), yang berbeza dalam saiz molekul dan fungsi yang dilakukan - maklumat (mRNA), ribosom (rRNA) dan pengangkutan (tRNA).

jadual 2

Tigabaik hatiRNA

RNA Messenger (i-RNA) terletak di dalam nukleus dan sitoplasma sel, mempunyai rantai polinukleotida terpanjang antara RNA dan melaksanakan fungsi memindahkan maklumat keturunan dari nukleus ke sitoplasma sel.

Pemindahan RNA (t-RNA) juga terdapat dalam nukleus dan sitoplasma sel, rantainya mempunyai struktur yang paling kompleks, dan juga terpendek (75 nukleotida). T-RNA menghantar asid amino kepada ribosom semasa terjemahan - biosintesis protein.

RNA ribosom (r-RNA) terdapat dalam nukleolus dan ribosom sel, mempunyai rantai panjang sederhana. Semua jenis RNA terbentuk semasa transkripsi gen DNA yang sepadan.

Ingat!

Mengapakah asid nukleik dikelaskan sebagai heteropolimer?

Mereka terdiri daripada monomer yang berbeza - nukleotida, tetapi nukleotida itu sendiri berbeza dalam beberapa struktur.

Apakah monomer asid nukleik?

Nukleotida

Apakah fungsi asid nukleik yang anda tahu?

Penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan. DNA mengandungi maklumat tentang struktur utama semua protein yang diperlukan oleh badan. Maklumat ini direkodkan dalam urutan linear nukleotida. Oleh kerana protein memainkan peranan utama dalam kehidupan badan, mengambil bahagian dalam struktur, perkembangan, dan metabolisme, boleh dikatakan bahawa DNA menyimpan maklumat tentang badan. Dalam RNA, setiap jenisnya menjalankan fungsinya bergantung pada strukturnya. mRNA ialah salinan bahagian DNA yang mengandungi maklumat tentang bilangan, komposisi dan urutan sisa asid amino yang menentukan struktur dan fungsi molekul protein. RNA ini mengandungi rancangan untuk membina molekul polipeptida. tRNA - peranannya adalah untuk melekatkan molekul asid amino dan mengangkutnya ke tapak sintesis protein. rRNA - bergabung dengan protein dan membentuk organel khas - ribosom, di mana molekul protein dipasang dalam sel mana-mana organisma hidup.

Apakah sifat benda hidup yang ditentukan secara langsung oleh struktur dan fungsi asid nukleik?

Keturunan, kebolehubahan, pembiakan

Semak soalan dan tugasan

1. Apakah asid nukleik? Mengapa mereka mendapat nama sedemikian?

Asid nukleik ialah biopolimer yang monomernya ialah nukleotida. Dari lat. "nukleos" - nukleus, kerana asid ini terletak atau disintesis dalam nukleus, atau dalam prokariot, fungsi maklumat nuklear dilakukan oleh nukleoid (DNA atau RNA).

2. Apakah jenis asid nukleik yang anda tahu?

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

4. Namakan fungsi DNA. Bagaimanakah struktur dan fungsi DNA berkaitan?

Penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan - DNA terletak sepenuhnya di dalam nukleus.

Molekul DNA mampu mereplikasi diri dengan menggandakan. Di bawah tindakan enzim, heliks berganda DNA terlepas, ikatan antara bes nitrogen terputus.

DNA mengandungi maklumat tentang struktur utama semua protein yang diperlukan oleh badan. Maklumat ini direkodkan dalam urutan linear nukleotida.

Oleh kerana protein memainkan peranan utama dalam kehidupan badan, mengambil bahagian dalam struktur, perkembangan, dan metabolisme, boleh dikatakan bahawa DNA menyimpan maklumat tentang badan.

5. Apakah jenis RNA yang wujud dalam sel, di manakah ia disintesis? Senaraikan fungsi mereka.

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

i-RNA - disintesis dalam nukleus pada templat DNA, adalah asas untuk sintesis protein.

tRNA ialah pengangkutan asid amino ke tapak sintesis protein - ke ribosom.

rRNA - disintesis dalam nukleolus nukleus, dan membentuk ribosom sel itu sendiri.

Semua jenis RNA disintesis pada templat DNA.

6. Adakah cukup untuk mengetahui monosakarida mana yang merupakan sebahagian daripada nukleotida untuk memahami jenis asid nukleik yang kita maksudkan?

Ya, RNA mengandungi ribosa.

DNA mengandungi deoksiribosa.

Jenis RNA tidak akan dapat dikenali oleh satu monosakarida.

7. Serpihan satu rantai DNA mempunyai komposisi berikut: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Menggunakan prinsip saling melengkapi, lengkapkan helai kedua.

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

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

Fikirkan! Ingat!

1. Mengapakah terdapat tiga jenis molekul RNA dalam sel, tetapi hanya satu jenis DNA?

DNA adalah molekul terbesar, ia tidak boleh meninggalkan nukleus, liang-liang terlalu kecil. RNA adalah molekul kecil, masing-masing menjalankan fungsinya sendiri, menyediakan pelbagai fungsi dalam sel, semasa bekerja. Pada matriks DNA, banyak jenis RNA boleh disintesis secara serentak, dan kesemuanya pergi untuk melaksanakan fungsinya.

3. Apakah jenis RNA yang akan sama dalam semua organisma? Jenis RNA yang manakah mempunyai kebolehubahan yang paling tinggi? Jelaskan pandangan anda.

i-RNA dan t-RNA akan sama untuk semua organisma, kerana biosintesis protein mengikut mekanisme tunggal, dan t-RNA membawa 20 asid amino yang sama. rRNA mungkin berbeza.