Нуклеїнові кислоти - містять фосфор біополімери живих організмів, що забезпечують зберігання і передачу спадкової інформації. Макромолекули нуклеїнових кислот з молекулярної масою від 10 000 до декілька мільйонів відкриті в 1869 р, швейцарським хіміком Ф. Мішер в ядрах лейкоцитів входять до складу гною. Згодом нуклеїнові кислоти були виявлені в усіх рослинних клітинах, віруси, бактерії, грибах.
Термін "Нуклеус" - ядро, грають центральну роль в синтезі білків в клітині. Нуклеїнові кислоти являють макромолекули, які утворюють довгі ланцюги полімерів з мономеров- нуклеотидів.
"Схема № 1 Склад нуклеїнових кислот"
Нуклеїнові кислоти містять С, Н, О, Р, і N. У природі існує два види нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнової (ДНК) і РНК (РНК). Відмінності в назвах пояснюються тим, що молекула ДНК містить пентозний цукор дезоксирибози, а молекула РНК - рибозу. Наприклад, в бактеріальної клітці кишкової палички міститься близько 100 різних нуклеїнових кислот, а у тварин і рослин - ще більше. Кожен вид організмів містить свій, характерний тільки для нього, набір цих кислот. ДНК локалізується переважно в хромосомах клітинного ядра (99% всієї ДНК клітини), а також в мітохондріях і хлоропластах. РНК входить до складу ядерець, рибосом, мітохондрій, пластид і цитоплазми.
Характеристика нуклеїнових кислот
ДНК Структура ДНК була розшифрована Д. Уотсон і Ф. Криком в 1953р. Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюжків, спірально закручених одна щодо іншої. Кількість нуклеотидів може бути різним - від 80 в у РНК до десятків тисяч у ДНК. В склад- будь-якого нуклеотиду ДНК входить одне з 4 азотистих основ (аденін, тимін, гуанін, цитозин), дезоксирибоза (С Н10 О) і залишок фосфорної кислоти. Нуклеотиди відрізняються тільки по азотистих підстав, між якими є близька
- родинний зв'язок. Цитозин, тимін, урацил відносяться до пірімідіновим, а аденін і гуанін - до пуріновим підставах. У полинуклеотидной ланцюжку сусідні нуклеодіди
- пов'язані між собою ковалентними зв'язками, які утворюються між ДНК і залишком фосфорної кислоти.
ДНК являє собою подвійну спіраль. У ядрі клітини людини загальна довжина ДНК близько 2 м. Азотисті основи нуклеїнових кислот відносяться до класів піримідинових та пуринових. Одна ланцюг нуклеотидів утворюється в результаті реакції конденсації. Полінуклеотидні ланцюга в молекулі ДНК утримуються одна біля одної завдяки виникненню водневих зв'язків між азотистими підставами нуклеотидів.
Принцип комплементарності. Проти аденіну одного ланцюга завжди розташовується тимін на інший ланцюга, а проти гуаніну одного ланцюга - завжди цитозин іншого ланцюга, тобто аденін комплементарен тимін і між ними дві водневі ланцюги, а гуанін - цитозин (три водневі ланцюги).
Комплементарність - це здатність нуклеотидів до виборчого з'єднанню між собою.
Самоудвоение молекули ДНК. Самоудвоение це здатність відтворення точних копій вихідної молекули. Завдяки цій здатності молекули ДНК здійснюється передача спадкової інформації від материнської клітини дочірнім під час ділення. Процес самоудвоения молекули ДНК називають реплікацією.
Реплікація - складний процес, що йде за участю ферментів (ДНК-полімерази). Реплікація здійснюється напівконсервативним способом. тобто під дією ферментів молекула ДНК розкручується і біля кожної ланцюга за принципом комплементарності добудовується нова ланцюг. Кожна одинарна ланцюг за принципом комплементарності притягує до своїх нуклеотидним залишкам і закріплює водневі зв'язку вільні нуклеотиди, що знаходяться в клітці. Таким чином, полинуклеотидная ланцюг виконує роль матриці для нової комплементарної ланцюга. В результаті виходить дві молекули ДНК, у кожної з яких одна половина походить від батьківської молекули. Найвища особливість реплікації ДНК - її висока точність, яка забезпечується комплексом білків - "репликативной машиною". Ця машина виконує три функції:
1) обирає нуклеотиди, здатні утворювати комплементарних пару з нуклеотидами батьківської матричної цепі.2) каталізує утворення ковалентного зв'язку між кожним новим нуклеотідом.3) коригує ланцюг, видаляючи неправильно включилися нуклеотидів.
РНК Молекули РНК є полімерами, мономерами яких є рибонуклеотиди. Молекула РНК являє собою нерозгалужений полинуклеотид, що має третинну структуру. Має одну полінуклеотидний ланцюжок. Ланцюги РНК значно коротше ланцюгів ДНК. Існує три основні класи нуклеїнових кислот: інформаційна (матрична) РНК - і РНК (м РНК), транспортна РНК - т РНК, рибосомная - р РНК.
Інформаційні - РНК є переносниками генетичної інформації з ядра в цитоплазму. Вони служать матрицею для синтезу молекули білка. На частку і РНК доводитися до 5% від загального вмісту РНК в клітині.
Транспортні - РНК. Молекули транспортних РНК містять зазвичай 75-86 нуклеотидів. Молекули т РНК грають роль посередників в біосинтезі білка - вони доставляють амінокислоти до місця синтезу білка, в рибосоми. У клітці міститься більше 30 видів т РНК.
Рибосомні - РНК 80-85% від загального вмісту РНК. Основне значення р РНК полягає в тому, що вона забезпечує і формує активний центр рибосом, в яких відбувається утворення пептидних зв'язків.
Генетичний код - є спадковою інформацією, яка визначає будову білкових молекул. Поєднання нуклеотидів утворює - триплет в ланцюзі нуклеїнової кислоти. Кожна ділянка ДНК, що визначає синтез однієї білкової молекули називають геном. Кожен ген містить інформацію про структуру одного білка.
Біосинтез білка - найважливіший процес в живій природі, створення молекул на основі інформації про послідовність амінокислот укладеної в структурі ДНК, що міститься в ядрі.
Транскрипція - (переписування) здійснюється в хромосомах на молекулах ДНК за принципом матричного синтезу. При участь ферменту РНК - полімерази на відповідних ділянках молекули ДНК (генах) синтезуються всі види РНК. У цитоплазму переміщаються і РНК і т РНК і вбудовуються р РНК.
Мал. 1. Схема синтезу білка
Трансляція - (передача спадкової інформації). Рибосома настає на один з кінців і РНК і починає переміщатися переривчасто по і РНК, триплет за кодоном, де нарощується поліпептидний ланцюжок, одна за одною з'єднуються амінокислоти, піднесені т РНК. Кожній амінокислоті відповідає свій фермент, що приєднує її до т РНК
Мал. 2. Графічне зображення трансляції
Властивості генетичного коду:
1) Триплетність: кожна амінокислота кодується кодонів нуклеотидів.
2) Універсальність: генетичний код однаковий, однакові амінокислоти кодуються одними і тими ж триплету нуклеотидів.
3) Виродженість: (надмірність) одну амінокислоту можуть кодувати кілька (до шести) кодонів.
4) Однозначність: кодовий триплет, кодон відповідає одній амінокислоті.
5) Неперекриваемость: Послідовність нуклеотидів має рамку зчитування по 3 нуклеотиду, один і той же нуклеотид не може бути в складі двох триплетів.
Нуклеїнові кислоти ДНК, РНК - схожість і відмінність.
1. Нуклеотид складається з:
а) гліцерину і вищих карбонових кислот
б) азотистих основ
в) цукру, фосфатної групи і циклічного азотовмісні сполуки.
г) цукрово-фосфатного остову.
2. транскрипції називається:
а) синтез РНК з використанням ДНК в якості матриці.
Б) синтез поліпептиду з використанням і РНК як матрицю
3. Трансляція - це процес:
а) Синтезу поліпептиду з використанням і РНК як матрицю.
Б) Розщеплення білка на амінокислоти.
В) Синтез рРНК.
4. По ділянці Ц-Т-Г-А молекули ДНК синтезований
5. Генетичним роком називається:
а) відповідність між послідовністю нуклеотидів в ДНК або і РНК і послідовністю амінокислот в молекулі білка.
б) нуклеотидних будова ДНК
в) Послідовність амінокислот в молекулі білка.
6. Синтез рРНК здійснюється:
в) на мембранах ендоплазматичної мережі.
7. освіту всіх видів РНК пов'язано з однією з структур ядра:
а) ядерної оболонкою
б) ядерним матрік