Hva er funksjonene til nukleinsyrer i en celle? Struktur og funksjoner til nukleinsyrer.
Molekylært grunnlag for arv og variasjon
1. Nukleinsyrer, deres struktur, funksjoner og tilblivelse
2. Hovedstadiene av proteinbiosyntese. Genetisk kode, dens hovedegenskaper
3. Regulering av genuttrykk
Nukleinsyrer, deres struktur og funksjoner
Nukleinsyrer er lineære uforgrenede heteropolymerer hvis monomerer er nukleotider i slekt fosfodiesterbindinger.
Nukleotider– Dette er organiske stoffer hvis molekyler består av en pentoserest (ribose eller deoksyribose), som en fosforsyrerest og en nitrogenholdig base er kovalent festet til. Nitrogenbasene i nukleotidene er delt inn i to grupper: purin(adenin og guanin) og pyrimidin(cytosin, tymin og uracil). Deoksyribonukleotider inkludere i deres deoksyribose adenin(EN), guanin(G), tymin(T), cytosin(C). Ribonukleotider inkludere i deres ribose og en av nitrogenbasene: adenin(EN), guanin(G), uracil(U) cytosin(C).
I en rekke tilfeller finnes også ulike derivater av de listede nitrogenholdige basene i celler - mindre baser som er en del av mindre nukleotider.
Frie nukleotider og stoffer som ligner på dem spiller en viktig rolle i metabolismen. For eksempel tjener NAD (nikotinamidadenindinukleotid) og NADP (nikotinamidadenindinukleotidfosfat) som elektron- og protonbærere.
Frie nukleotider er i stand til å legge til 1...2 flere fosforgrupper og dannes makroerge forbindelser. Den universelle energikilden i cellen er ATP - adenosintrifosforsyre, bestående av adenin, ribose og tre rester av fosforsyre (pyrofosforsyre). Hydrolyse av en terminal pyrofosfatbinding frigjør omtrent 30,6 kJ/mol (eller 8,4 kcal/mol) fri energi, som kan brukes av cellen. Denne pyrofosfatbindingen kalles makroergisk(høy energi).
I tillegg til ATP er det andre høyenergiforbindelser basert på nukleotider: GTP (inneholder guanin; deltar i biosyntesen av proteiner, glukose), UTP (inneholder uracil; deltar i syntesen av polysakkarider).
Nukleotider er i stand til å dannes sykliske former for eksempel cAMP, cCMP, cGMP. Sykliske nukleotider fungerer som regulatorer av ulike fysiologiske prosesser.
Nukleinsyrer
Det finnes to typer nukleinsyrer: DNA ( Deoksyribonukleinsyre) og RNA ( ribonukleinsyre). Nukleinsyrer gir lagring, reproduksjon og implementering av genetisk (arvelig) informasjon. Denne informasjonen reflekteres (kodes) i form av nukleotidsekvenser. Spesielt reflekterer nukleotidsekvensen den primære strukturen til proteiner (se nedenfor). Korrespondansen mellom aminosyrer og nukleotidsekvensene som koder for dem kalles genetisk kode . enhet genetisk kode DNA og RNA er trilling- en sekvens av tre nukleotider.
Nukleinsyrer er kjemisk aktive stoffer. De danner en rekke forbindelser med proteiner - nukleoproteiner, eller nukleoproteiner.
Deoksyribonukleinsyre (DNA) er en nukleinsyre hvis monomerer er deoksyribonukleotider. DNA er den primære bæreren av arvelig informasjon. Dette betyr at all informasjon om struktur, funksjon og utvikling av individuelle celler og hele organismen registreres i form av DNA-nukleotidsekvenser.
Nukleinsyrer ble oppdaget av Miescher i 1868. Men først i 1924 beviste Fölgen at DNA er en essensiell komponent i kromosomer. I 1944 slo Avery, McLeod og McCarthy fast at DNA spiller en avgjørende rolle i lagring, overføring og implementering av arvelig informasjon.
Det finnes flere typer DNA: A, B, Z, T-former. Av disse finnes B-formen vanligvis i celler - en dobbel høyrehendt helix, som består av to tråder (eller kjeder) forbundet med hydrogenbindinger. Hver tråd er representert av alternerende rester av deoksyribose og fosforsyre, dessuten er en nitrogenholdig base kovalent festet til deoksyribose. I dette tilfellet er nitrogenbasene til de to DNA-strengene rettet mot hverandre og dannes på grunn av dannelsen av hydrogenbindinger. komplementære par: A=T (to hydrogenbindinger) og G≡C (tre hydrogenbindinger). Derfor samsvarer nukleotidsekvensene til disse kjedene unikt med hverandre. Lengden på spolen til den doble helixen er 3,4 nm, avstanden mellom tilstøtende par nitrogenholdige baser er 0,34 nm, og diameteren på den doble helixen er 1,8 nm.
I eukaryote celler eksisterer DNA i form av nukleoproteinkomplekser, som inkluderer histonproteiner.
Lengden på DNA måles ved antall nukleotidpar (forkortet - man, eller b). Lengden på ett DNA-molekyl varierer fra flere tusen man(forkortet - tbn, eller kb) opptil flere millioner man (mpn, eller Mb).
KapittelV. NUKLEINSYRER
§ 13. NUKLEINSYRER:
FUNKSJONER OG KOMPOSISJON
Generelle ideer om nukleinsyrer
Nukleinsyrer er de viktigste biopolymerene med en relativ molekylvekt som når 5·10 9 . De finnes i alle levende organismer uten unntak og er ikke bare vaktmester og kilde til genetisk informasjon, men utfører også en rekke andre vitale funksjoner. Nukleinsyrer er polymerer hvis monomerenheter er nukleotider.
Det finnes to forskjellige typer nukleinsyrer − deoksyribonukleinsyrer(DNA) og ribonukleinsyrer(RNA). DNA er arvestoffet til de fleste organismer. I prokaryote celler, i tillegg til hovedkromosomalt DNA, finnes ofte ekstrakromosomalt DNA, plasmider. I eukaryote celler er hoveddelen av DNA lokalisert i cellekjernen, hvor det er assosiert med proteiner i kromosomene. Eukaryote celler inneholder også DNA i mitokondrier og kloroplaster.
Interessant å vite! DNA-molekyler er de største molekylene. DNA-molekylE. colibestår av omtrent 4 000 000 basepar, dens relative masse er 26000000000, og lengden er 1,4 mm, som er 700 ganger størrelsen på cellen. Eukaryote DNA-molekyler kan nå enda større størrelser, lengden kan være flere cm, og deres relative masse er 10 10 -10 11 . Det vil ta omtrent 1 000 000 sider å skrive ned nukleotidsekvensen til menneskelig DNA.
Når det gjelder RNA, skiller de i henhold til funksjonene de utfører:
1. informasjon RNA (mRNA) - de inneholder informasjon om den primære strukturen til proteinet;
2. ribosomalt RNA (rRNA) - er en del av ribosomer;
3. transport RNA (tRNA) - gir levering av aminosyrer til stedet for proteinsyntese.
Som arvestoff er RNA en del av en rekke virus. For eksempel virus som forårsaker farlige sykdommer, som influensa og AIDS, er RNA-holdige.
Nukleinsyrer kan være lineære og sirkulære (kovalent lukkede). De kan bestå av en eller to kjeder. Nedenfor er et diagram som viser eksistensen i naturen av ulike typer nukleinsyrer:
Funksjoner av nukleinsyrer
Nukleinsyrer har tre viktige funksjoner: lagring, overføring og implementering av genetisk informasjon. I tillegg til disse utfører de andre funksjoner, for eksempel er de involvert i katalyseringen av noen kjemiske reaksjoner, regulere implementeringen av genetisk informasjon, utføre strukturelle funksjoner, etc. Rollen som vaktmester for genetisk informasjon i de fleste organismer (eukaryoter, prokaryoter, noen virus) utføres av dobbelttrådet DNA. Bare i noen virus er vokteren av genetisk informasjon enkelttrådet DNA eller enkelttrådet, så vel som dobbelttrådet RNA. Genetisk informasjon lagres i gener. Et gen er i sin natur en del av nukleinsyren. De koder for den primære strukturen til proteiner. Gener kan også bære informasjon om strukturen til visse typer RNA, som tRNA og rRNA.
Genetisk informasjon overføres fra foreldre til avkom. Denne prosessen er assosiert med doblingen av nukleinsyre (DNA eller RNA), som fungerer som en forvalter av genetisk informasjon, og dens påfølgende overføring til etterkommere. For eksempel, som et resultat av deling, mottar datterceller identiske DNA-molekyler fra moren, og derfor identisk genetisk informasjon (fig. 38). Under reproduksjon går virus også videre til datterviruspartikler. eksakte kopier nukleinsyre. Ved seksuell reproduksjon mottar avkom genetisk informasjon fra begge foreldrene. Dette er grunnen til at barn arver egenskaper fra begge foreldrene.
Ris. 38. DNA-distribusjon under celledeling
Som et resultat av implementeringen av genetisk informasjon skjer syntesen av proteiner kodet i DNA i form av gener (eller, for noen virus, i RNA). I denne prosessen blir informasjon om proteinets primære struktur kopiert fra DNA-molekylet til mRNA og deretter dekodet på ribosomer med deltakelse av tRNA. Som et resultat dannes et protein:
DNA RNA protein.
Sammensetning av nukleinsyrer
Nukleinsyrer er polymerer bygget av nukleotider koblet sammen med fosfodiesterbindinger. Hvert nukleotid består av nitrogenholdige base, pentose og fosforsyrerester.
Skille pyrimidin Og purin begrunnelse, også kalt hhv pyrimidiner Og puriner. Pyrimidinbaser er pyrimidinderivater:
purinbaser - derivater purin:
Pyrimidiner inkluderer uracil, tymin og cytosin; puriner inkluderer adenin og guanin:
DNA inneholder tymin, cytosin, adenin og guanin, mens RNA inneholder de samme basene, er det kun uracil som er inkludert i stedet for tymin. I tillegg til nitrogenholdige baser inneholder nukleinsyrer pentoser: DNA - D-deoksyribose og RNA - D-ribose. Karbohydrater er i form av b-anomeren til furanoseformen:
Den nitrogenholdige basen binder seg til karbohydratet på bekostning av den glykosidiske hydroksylen. Det dannes et nukleosid. Skjematisk kan dannelsen av et nukleosid avbildes som følger:
Sammensetningen av nukleinsyrer inkluderer 8 nukleosider, 4 - i sammensetningen av RNA og 4 - i sammensetningen av DNA (fig. 39).
Nukleosider som utgjør RNA:
Nukleosider som utgjør DNA:
Ris. 39. Nukleosider
Et nukleosid bundet til en fosforsyrerest kalles et nukleotid:
I dette tilfellet kan fosforsyreresten være assosiert med et 3'- eller 5'-karbonatom:
Adenosin 5'-monofosfat er forkortet til AMP. Hvis et nukleotid dannes av deoksoribose, adenin og en fosforsyrerest, vil det bli kalt deoksyadenosinmonofosfat, eller for kort sagt dAMP. Tabell 5 viser nukleotidnomenklaturen.
Tabell 5
Nomenklatur for nukleotidene som danner DNA og RNA
|
nitrogenholdig utgangspunkt |
Nukleosid |
Nukleotid |
|
|
full tittel |
forkortelse |
||
|
adenosin Deoksyadenosin |
Adenosinmonofosfat Deoksyadenosinmonofosfat |
||
|
Guanosin Deoksyguanosin |
Guanosinmonofosfat Deoksyguanosinmonofosfat |
||
|
Deoksycytidin |
Cytidinmonofosfat Deoksycytidinmonofosfat |
||
|
Uridinmonofosfat |
|||
|
Deoksytymidin |
Deoksytymidinmonofosfat |
||
Nukleosidmonofosfater (NMP) og deoksynukleosidmonofosfater (dNMP) kan kobles sammen med 1 eller 2 flere fosforsyrerester. Dette produserer nukleosid-difosfater (NDP-er), deoksynukleosid-difosfater (dNDP-er) eller nukleosid-trifosfater (NTP-er) og deoksynukleosid-trifosfater (dNTP-er).
NTP og dNTP tjener som substrater for henholdsvis RNA- og DNA-syntese.
Nukleinsyrer.
Nukleinsyrer- naturlige høymolekylære biopolymerer som gir lagring og overføring av arvelig (genetisk) informasjon i levende organismer.
Et makromolekyl av nukleinsyrer, med en molekylvekt fra 10 000 Dalton til flere millioner, ble oppdaget i 1869 av den sveitsiske kjemikeren F. Miescher i kjernene til leukocytter som utgjør puss, derav navnet (kjerne - kjerne).
Nukleinsyrer er polymerer hvis monomerer er nukleotider . Hvert nukleotid består av en nitrogenholdig base, et pentosesukker og en fosforsyrerest. Lange molekyler er bygget av nukleotider. polynukleotider .
nitrogenholdig
utgangspunkt
Forbindelse mellom
fosfat og sukker
Ris. Strukturen til et nukleotid.
Sukker, som er en del av nukleotidet, inneholder fem karbonatomer, det vil si at det er det pentose . Avhengig av typen pentose som finnes i nukleotidet, er det to typer nukleinsyrer - ribonukleinsyrer (RNA), som inneholder ribose og deoksyribonukleinsyrer (DNA) som inneholder deoksyribose (C5H1004).
Fundamenter, begge typer nukleinsyrer inneholder fire forskjellige typer: to av dem tilhører klassen puriner og to - til klassen pyrimidiner . Purinene er adenin (A) og guanin (D), og til antall pyrimidiner - cytisin (C) og tymin (T) eller uracil (Y) (henholdsvis i DNA eller RNA).
Nukleinsyrer er syrer fordi de inneholder fosforsyre.
Rollen til nukleotider i kroppen er ikke begrenset til å tjene som byggesteinene til nukleinsyrer; noen viktige koenzymer er også til stede i uglenukleotidene. Disse er for eksempel adenosintrifosfat (ATP), nikotinamidadenindinukleotid (NAD), ni(NADP) og flavinadenindinukleotid (FAD).
Nukleinsyrer
DNARNA
kjernefysisk cytoplasmatisk mRNA tRNA rRNA
Foreløpig kjent stort antall varianter av DNA og RNA, forskjellige fra hverandre i struktur og betydning i metabolisme.
Eksempel: bakterier i Escherichia coli-celler inneholder omtrent 1000 forskjellige nukleinsyrer, mens dyr og planter har enda flere.
Hver type organisme inneholder sitt eget, bare karakteristiske for den, sett av disse syrene. DNA er lokalisert hovedsakelig i kromosomene i cellekjernen (99 % av det totale celle-DNA), samt i mitokondrier og kloroplaster. RNA er en del av kjernen, ribosomer av mitokondrier, plastider og cytoplasma.
DNA-molekylet er den universelle bæreren av genetisk informasjon i cellene. Det er takket være strukturen og funksjonene til dette molekylet at tegn arves - fra foreldre til etterkommere, dvs. de levendes universelle eiendom realiseres - arvelighet. DNA-molekyler er de største biopolymerene.
Strukturen til DNA.
Strukturen til DNA-molekyler ble dechiffrert i 1953 av J. Watson og F. Crick. De fikk Nobelprisen for denne oppdagelsen.
I følge Watson-Crick DNA-modeller, består DNA-molekylet av to polynukleotidkjeder vridd til høyre rundt det samme økser , å danne dobbeltspiralen . Kjedene er anordnet antiparallelt, dvs. mot hverandre. To polynukleotidkjeder er kombinert til et enkelt DNA-molekyl ved hjelp av hydrogenbindinger som oppstår mellom den nitrogenholdige basen til nukleotidene til forskjellige kjeder. I en polynukleotidkjede er tilstøtende nukleotider sammenkoblet av kovalente bindinger som dannes mellom deoksyribose, i et DNA-molekyl (og ribose i RNA), av en og fosforsyreresten til et annet nukleotid.
Doble helixkjeder komplementære til hverandre, siden baseparing skjer i strengt samsvar: adenin kombineres med tymin, og guanin med cytosin.
Som et resultat, i hver organisme Fig. Paring av nukleotider.
Antall adenyl nukleotider er lik tallet tymidyl, og nummeret guanyl- Antall cytidyl. Dette mønsteret kalles "Chargaffs regel".
En streng korrespondanse av nukleotider lokalisert i parede antiparallelle DNA-tråder kalles komplementaritet. Denne egenskapen ligger til grunn for dannelsen av nye DNA-molekyler basert på det opprinnelige molekylet.
Dermed stabiliseres dobbelthelixen av en rekke hydrogenegenskaper (to dannes mellom A og T, og tre dannes mellom G og C) og hydrofobe interaksjoner.
Langs aksen til molekylet er tilstøtende basepar plassert i en avstand på 0,34 nm fra hverandre. En hel omdreining av helixen faller på 3,4 nm, dvs. 10 basepar (en omdreining). Helixdiameteren er 2 nm. Avstanden mellom karbohydratkomponentene til to parede nukleotider er 1,1 nm. Lengden på nukleinsyremolekylet når hundretusenvis av nanometer. Dette er mye større enn det største proteinmakromolekylet, som når det utfoldes, når en lengde på ikke mer enn 100–200 nm. Massen til et DNA-molekyl er 6 * 10 -12 g.
Prosessen med å duplisere et DNA-molekyl kalles replikering
. Replikering skjer som følger. Under påvirkning av spesielle enzymer (helikase) brytes hydrogenbindinger mellom nukleotidene til to kjeder. Spiralen slapper av. I henhold til komplementaritetsprinsippet er de tilsvarende DNA-nukleotidene festet til de frigjorte bindingene i nærvær av enzymet DNA-polymerase. Denne oppbyggingen kan bare skje i retning 5" → 3". Dette betyr kontinuerlig mulighet for å kopiere bare én DNA-streng (øverst i figuren). Denne prosessen kalles kontinuerlig replikering. Kopiering av en annen kjede må starte på nytt hver gang, som et resultat av det oppstår brudd i kjeden. For å eliminere dem trengs et enzym - DNA-ligase. Denne replikasjonen kalles intermitterende.
Denne metoden for DNA-replikasjon, foreslått av Watson og Crick, er kjent som semi-konservativ replikering .
Derfor bestemmer rekkefølgen av nukleotider i den "gamle" DNA-strengen rekkefølgen av nukleotider i den "nye", dvs. Den "gamle" DNA-kjeden er så å si en matrise for syntesen av den "nye". Slike reaksjoner kalles reaksjoner matrisesyntese ; de er bare karakteristiske for levende ting.
Replikering (reduplikasjon) lar deg opprettholde konstantheten til DNA-strukturen. Det syntetiserte DNA-molekylet er helt identisk med originalen i nukleotidsekvens. Hvis det under påvirkning av forskjellige faktorer i prosessen med replikasjon i DNA-molekylet skjer endringer i antall og sekvens av nukleotider, oppstår mutasjoner. DNA-molekylers evne til å korrigere nye endringer og gjenopprette originalen kalles oppreisning .
DNA funksjoner:
1) Lagring av arvelig informasjon.
DNA lagrer informasjon i form av en sekvens av nukleotider.
2) Reproduksjon og overføring av genetisk informasjon.
Evnen til å overføre informasjon til datterceller er gitt av kromosomenes evne til å separeres til kromatider med påfølgende reduplisering av DNA-molekyler. Den koder for genetisk informasjon om sekvensen av aminosyrer i et proteinmolekyl. Den delen av DNA som bærer informasjon om én polypeptidkjede kalles et gen.
3) Strukturell.
DNA er tilstede på kromosomer som strukturell komponent, dvs. er det kjemiske grunnlaget for det kromosomale arvestoffet (genet).
4) DNA er malen for å lage RNA-molekyler.
RNA finnes i alle levende celler som enkelttrådede molekyler. Det skiller seg fra DNA ved at det inneholder som pentose ribose (i stedet for deoksyribose), og som en av pyrimidinbasene - uracil (i stedet for tymin). Det er tre typer RNA. Disse er matrise, eller informasjon, RNA (mRNA, mRNA), overførings-RNA (tRNA) og ribosomalt RNA (rRNA). Alle tre syntetiseres direkte fra DNA, og mengden RNA i hver celle avhenger av mengden protein som produseres av den cellen.
I en RNA-kjede er nukleotider koblet ved dannelse av kovalente bindinger (fosfodiesterbindinger) mellom ribosen til ett nukleotid og fosforsyreresten til et annet.
I motsetning til DNA, er RNA-molekyler en enkelttrådet lineær biopolymer bestående av nukleotider.
Dobbelttrådet RNA tjener til å lagre og reprodusere arvelig informasjon i noen virus, dvs. de utfører funksjonene til kromosomer - viralt RNA.
Nukleotider av ett RNA-molekyl kan inngå komplementære forhold med andre nukleotider i samme kjede, som et resultat av dannelsen av sekundære og tertiære strukturer av RNA-molekyler.
Ris. Strukturen til overførings-RNA.
Ribisomalt RNA(rRNA) utgjør 85 % av cellens totale RNA, det syntetiseres i kjernen, i kombinasjon med proteinet er det en del av ribosomer, mitokondrier (mitokondrie-RNA) og plastider (plastid-RNA). Inneholder fra 3 til 5 tusen nukleotider. Proteinsyntese foregår på ribosomer.
Funksjoner: rRNA utfører en strukturell funksjon (del av ribosomer) og deltar i dannelsen av det aktive sentrum av ribosomer, hvor peptidbindinger dannes mellom aminosyremolekyler under proteinbiosyntese.
Messenger RNA(mRNA) utgjør 5 % av alt RNA i cellene. Det syntetiseres under transkripsjon bestemt område DNA-molekyler - gen. Når det gjelder struktur, er mRNA komplementær til en del av DNA-molekyler som bærer informasjon om syntesen av et bestemt protein. Lengden på mRNA avhenger av lengden på DNA-seksjonen som informasjonen ble lest fra (den kan bestå av 300-30000 nukleotider)
Funksjoner: mRNA overfører informasjon om proteinsyntese fra kjernen til cytoplasma til ribosomer og blir en matrise for syntese av proteinmolekyler.
Overfør RNA(tRNA) utgjør omtrent 10 % av alt RNA, syntetiseres i nukleolus, har en kort kjede av nukleotider og befinner seg i cytoplasma. Den har en trefoil funksjon. Hver aminosyre har sin egen familie av tRNA-molekyler. De leverer aminosyrene som finnes i cytoplasmaet til ribosomet.
Funksjoner: i den ene enden er en triplett av nukleotider (antikodon) som koder for en spesifikk aminosyre. I den andre enden er en triplett av nukleotider som en aminosyre er festet til. Hver aminosyre har sitt eget tRNA.
I likhet med proteiner er nukleinsyrer biopolymerer, og deres funksjon er å lagre, implementere og overføre genetisk (arvelig) informasjon i levende organismer.
Det finnes to typer nukleinsyrer - deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). Monomerer i nukleinsyrer er nukleotider. Hver av dem inneholder en nitrogenholdig base, et femkarbonsukker (deoksyribose i DNA, ribose i RNA) og en fosforsyrerest.
DNA inneholder fire typer nukleotider som er forskjellige i nitrogenbasen i deres sammensetning - adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og tymin (T). RNA-molekylet har også 4 typer nukleotider med en av nitrogenbasene - adenin, guanin, cytosin og uracil (U). DNA og RNA skiller seg altså både i sukkerinnhold i nukleotider og i en av nitrogenbasene (tabell 1).
Tabell 1
Komponenter av DNA- og RNA-nukleotider
DNA- og RNA-molekyler skiller seg betydelig i struktur og funksjoner.
Et DNA-molekyl kan inneholde et stort antall nukleotider - fra flere tusen til hundrevis av millioner (virkelig gigantiske DNA-molekyler kan "ses" med et elektronmikroskop). Strukturelt er det en dobbel helix av polynukleotidkjeder(Fig. 1) forbundet med hydrogenbindinger mellom de nitrogenholdige basene til nukleotidene. På grunn av dette holdes polynukleotidkjeder fast ved siden av hverandre.
I studiet av forskjellige DNA-er (i forskjellige typer organismer) ble det funnet at adenin i en kjede bare kan binde seg til tymin, og guanin kan bare binde seg til cytosin fra en annen. Derfor tilsvarer rekkefølgen av nukleotidene i en streng strengt tatt rekkefølgen av deres arrangement i den andre. Dette fenomenet har fått navn komplementaritet(dvs. addisjoner), og de motsatte polynukleotidkjedene kalles komplementære. Dette er grunnen til det unike blant alle uorganiske og organisk materiale egenskapen til DNA evne til å reprodusere eller dobling(Fig. 2). I dette tilfellet divergerer de komplementære kjedene til DNA-molekyler først (under påvirkning av et spesielt enzym blir bindingene mellom de komplementære nukleotidene til de to kjedene ødelagt). Deretter, på hver kjede, begynner syntesen av en ny («manglende») komplementær kjede på grunn av frie nukleotider, som alltid er tilstede i store mengder i cellen. Som et resultat, i stedet for ett («foreldre») DNA-molekyl, dannes to («datter») nye, identiske i struktur og sammensetning med hverandre, så vel som med det opprinnelige DNA-molekylet. Denne prosessen går alltid foran celledeling og sikrer overføring av arvelig informasjon fra morcellen til datteren og alle påfølgende generasjoner.
Ris. 1. Dobbel helix av DNA. To kjeder er viklet rundt hverandre. Hver kjede (avbildet som et bånd) består av vekslende sukker- og fosfatgrupper. Hydrogenbindinger mellom nitrogenholdige baser (A, T, G og C) holder de to kjedene sammen
Ris. 2.DNA-replikasjon. Den doble helixen er "løsnet" avsvake hydrogenbindinger som forbinder komplementære baser av to kjeder. Hver av de gamle kjedene fungerer som en matrisefor dannelsen av en ny: nukleotider med komplementære basene ligger på linje med den gamle kjeden og kobles sammensammen
RNA-molekyler er vanligvis enkelttrådede (i motsetning til DNA) og inneholder et mye mindre antall nukleotider. Det er tre typer RNA (tabell 2), som er forskjellige i størrelsen på molekylene og funksjonene som utføres - informasjons (mRNA), ribosomalt (rRNA) og transport (tRNA).
tabell 2
TresnillRNA
Messenger RNA (i-RNA) er lokalisert i cellens kjerne og cytoplasma, har den lengste polynukleotidkjeden blant RNA og utfører funksjonen å overføre arvelig informasjon fra kjernen til cellens cytoplasma.
Transfer-RNA (t-RNA) finnes også i cellens kjerne og cytoplasma, dens kjede har den mest komplekse strukturen, og er også den korteste (75 nukleotider). T-RNA leverer aminosyrer til ribosomer under translasjon - proteinbiosyntese.
Ribosomalt RNA (r-RNA) finnes i nukleolus og ribosomer i cellen, har en kjede av middels lengde. Alle typer RNA dannes under transkripsjonen av de tilsvarende DNA-genene.
Huske!
Hvorfor klassifiseres nukleinsyrer som heteropolymerer?
De består av forskjellige monomerer - nukleotider, men selve nukleotidene er forskjellige i noen strukturer.
Hva er en nukleinsyremonomer?
Nukleotider
Hvilke funksjoner til nukleinsyrer kjenner du til?
Lagring og overføring av arvelig informasjon. DNA inneholder informasjon om den primære strukturen til alle proteiner som kroppen trenger. Denne informasjonen er registrert i en lineær sekvens av nukleotider. Siden proteiner spiller en primær rolle i kroppens liv, og deltar i strukturen, utviklingen og metabolismen, kan det hevdes at DNA lagrer informasjon om kroppen. I RNA utfører hver av typene sin funksjon avhengig av strukturen. mRNA er en kopi av en del av DNA som inneholder informasjon om antall, sammensetning og sekvens av aminosyrerester som bestemmer strukturen og funksjonene til et proteinmolekyl. Dette RNA inneholder en plan for å konstruere et polypeptidmolekyl. tRNA - dens rolle er å feste et aminosyremolekyl og transportere det til stedet for proteinsyntese. rRNA - kombineres med et protein og danner spesielle organeller - ribosomer, på hvilke proteinmolekyler er satt sammen i cellen til enhver levende organisme.
Hvilke egenskaper til levende ting bestemmes direkte av strukturen og funksjonene til nukleinsyrer?
Arvelighet, variasjon, reproduksjon
Gjennomgå spørsmål og oppgaver
1. Hva er nukleinsyrer? Hvorfor fikk de et slikt navn?
Nukleinsyrer er biopolymerer hvis monomerer er nukleotider. Fra lat. "nukleos" - kjernen, siden disse syrene er lokalisert eller syntetisert i kjernen, eller i prokaryoter, utføres funksjonen til kjernefysisk informasjon av nukleoiden (DNA eller RNA).
2. Hvilke typer nukleinsyrer kjenner du til?
DNA, RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA.
4. Nevn funksjonene til DNA. Hvordan er strukturen og funksjonene til DNA relatert?
Lagring og overføring av arvelig informasjon - DNA er lokalisert strengt tatt i kjernen.
DNA-molekylet er i stand til selvreplikasjon ved å doble seg. Under påvirkning av enzymer avvikles den doble helixen av DNA, bindinger mellom nitrogenholdige baser brytes.
DNA inneholder informasjon om den primære strukturen til alle proteiner som kroppen trenger. Denne informasjonen er registrert i en lineær sekvens av nukleotider.
Siden proteiner spiller en primær rolle i kroppens liv, og deltar i strukturen, utviklingen og metabolismen, kan det hevdes at DNA lagrer informasjon om kroppen.
5. Hvilke typer RNA finnes i cellen, hvor syntetiseres de? List opp funksjonene deres.
i-RNA, t-RNA, r-RNA.
i-RNA - syntetisert i kjernen på DNA-malen, er grunnlaget for proteinsyntese.
tRNA er transport av aminosyrer til stedet for proteinsyntese - til ribosomer.
rRNA - syntetisert i nukleolene i kjernen, og danner selve ribosomer i cellen.
Alle typer RNA syntetiseres på en DNA-mal.
6. Er det nok å vite hvilket monosakkarid som er en del av nukleotider for å forstå hva slags nukleinsyre vi snakker om?
Ja, RNA inneholder ribose.
DNA inneholder deoksyribose.
Typer av RNA vil ikke være mulig å gjenkjenne av ett monosakkarid.
7. Et fragment av en DNA-kjede har følgende sammensetning: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Bruk prinsippet om komplementaritet, fullfør den andre tråden.
A-G-C-G-C-C-C-T-A
T-C-G-C-G-G-G-A-T
Synes at! Huske!
1. Hvorfor er det tre typer RNA-molekyler i celler, men bare én type DNA?
DNA er det største molekylet, det kan ikke forlate kjernen, porene er for små. RNA er små molekyler, hver utfører sin egen funksjon, og gir forskjellige funksjoner i cellen mens de jobber. På DNA-matrisen kan mange typer RNA syntetiseres samtidig, og alle går for å utføre sine funksjoner.
3. Hvilke typer RNA vil være like i alle organismer? Hvilken type RNA har størst variasjon? Forklar ditt synspunkt.
i-RNA og t-RNA vil være det samme for alle organismer, siden proteinbiosyntesen følger en enkelt mekanisme, og t-RNA bærer de samme 20 aminosyrene. rRNA kan være annerledes.
