d93150fc3d4a47bc9997cd81700e4640

1.

Нуклеиновые кислоты
и АТФ

2.

Иоган Фридрих
Мишер
В
1868
г.
выделил
нуклеиновую кислоту при
исследовании
химического
состава клеток лейкоцитов и
сперматозоидов,
богатых
ядерным материалом.
Нуклеиновые кислоты (от лат.
nucleus
—
ядро)
были
выделены из ядер, поэтому и
получили такое название.
Впоследствии оказалось, что
они находятся и в цитоплазме,
и в других органоидах клетки.
Но первоначальное название
за ними сохранилось.

3.

Состав нуклеиновых кислот
В клетках встречаются два типа нуклеиновых кислот:
1. дезоксирибонуклеиновая (ДНК),
2. рибонуклеиновая (РНК).
Это самые высокомолекулярные вещества в клетке.
Масса ДНК в несколько сотен раз больше массы РНК. (ДНК более длинная двойная закрученная
полимерная молекула. РНК более короткая и одинарная полимерная молекула, отсюда и
разница в массе).
Нуклеиновые кислоты — это непериодические полимеры, мономерами которых являются
нуклеотиды. (Непереодические значит состоят не из одного вида мономеров, а из разных.
Нуклеиновые кислоты состоят из 5 видов нуклеотидов. Углеводы из одного вида – глюкозы – они
периодические. Крахмал, гликоген, целлюлоза - периодические полимеры глюкозы)
Нуклеотид состоит из:
1. остатка фосфорной кислоты,
2. углевода — моносахарида
В РНК рибоза
В ДНК дезоксирибоза
3. азотистого основания (их всего 5)
1. Аденин (А)
2. Тимин (Т)
3. Гуанин (Г)
4. Цитозин (Ц)
5. Урацил (У)

4.

В ДНК содержатся
1. аденин,
2. тимин,
3. гуанин
4. цитозин
В РНК вместо тимина
присутствует
урацил,
который
по
своему
строению и свойствам
близок к тимину.
В РНК содержатся
1. аденин,
2. урацил,
3. гуанин
4. цитозин
Азотистые основания имеют циклическое
строение, причём в состав циклов наряду с
углеродом входит и азот, который и придаёт
этим соединениям основные свойства.
Аденин и гуанин относятся к
пуриновым основаниям и состоят из
двух конденсированных колец.
Цитозин, тимин и урацил являются
пиримидиновыми основаниями и
состоят из одного кольца.

5.

В нуклеотиде остаток пятиуглеродного моносахарида соединён с одной стороны с
фосфорной кислотой, а с другой с азотистым основанием.
Нуклеотиды соединяются друг с другом в цепь через остатки фосфорной кислоты и
углевода, которые составляют остов цепи. Фосфатно-углеводные связи достаточно
устойчивые, что придаёт нуклеиновым кислотам стабильность и прочность. Количество
нуклеотидов в цепи может достигать 30 000. Это самые высокомолекулярные
соединения.

6.

Строение ДНК
Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей,
причём каждая спираль закручена вправо, и обе они свиты вместе, т. е. закручены
вправо вокруг одной оси. Цепи удерживаются рядом друг с другом за счёт водородных
связей между азотистыми основаниями, которые направлены внутрь спирали. При этом
между аденином и тимином образуются две связи (А=Т), а между цитозином и
гуанином — три (Ц=Г).
Парные азотистые основания, между которыми возникают водородные связи, называют
комплементарными, т. е. взаимодополняющими. Таким образом, в молекуле ДНК
последовательность нуклеотидов в одной цепи комплементарна последовательности
нуклеотидов в другой.

7.

Полинуклеотидные цепи антипараллельны. Если обратить внимание, у одной цепи
последовательность расположения нуклеотидов идет в направлении от 3҅҅ʼ конца к 5ʼ
концу, то у противоположной цепи, все наоборот. Цепи как бы перевернуты наоборот,
одна по отношению к другой.

8.

Функции ДНК
Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток. Они образуют нити
хроматина, (Соединения ДНК и белков, главным образом гистонов) а перед
делением клетки превращаются в хромосомы.
Специфические молекулы ДНК имеются в митохондриях и хлоропластах.
(Здесь они имеют не линейную структуру а кольцевую, как у бактерий).
ДНК в клетке выполняет исключительно важную функцию — хранит и
передаёт наследственную информацию.
Количество молекул ДНК и их нуклеотидная последовательность являются
генетическим признаком вида и специфичны для каждого организма.
В молекулах ДНК закодирована информация о первичной структуре белков
клетки.
Они являются матрицами для синтеза РНК и новых молекул ДНК.

9.

Строение и виды РНК
Молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи, которая может иметь прямые
и спиральные участки, образовывать петли (также за счёт водородных связей). Разные
виды РНК имеют различную конфигурацию. В отличие от ДНК в РНК вместо тимина
находится урацил, поэтому водородные связи возникают между А = У и Ц Ξ Г. Кроме
того, углеводом здесь является рибоза. В клетке молекулы РНК находятся в ядре,
цитоплазме, хлоропластах, митохондриях и рибосомах.
В зависимости от функции выделяют три вида РНК.
Информационные, или матричные, РНК (иРНК, мРНК) переносят информацию о
первичной структуре белка от ДНК к рибосомам. Их ещё называют РНК-посредниками.
Из клеточных РНК они являются наиболее высокомолекулярными. Каждая молекула
иРНК содержит полную информацию, необходимую для синтеза одной молекулы белка.
Процесс транскрипции (переписывание) информации с ДНК на информационную РНК
(иРНК), что представляет собой синтез иРНК по матрице ДНК.

10.

Транспортные РНК (тРНК) —
это самые низкомолекулярные
нуклеиновые кислоты. Все
тРНК растворимы в воде и
имеют
сходную структуру,
которую
схематично
представляют
в
виде
клеверного
листа.
Они
транспортируют аминокислоты
к месту синтеза белка — на
рибосомы.
Рибосомальные РНК (рРНК) строят тело рибосомы. Среди этих кислот есть как
низкомолекулярные, так и высокомолекулярные полимеры. Синтезируются рРНК на
участках ДНК хромосом, расположенных в ядрышковом центре ядра. Они связываются с
белками и строят тело рибосомы. Скопления рРНК и рибосом представляют собой
ядрышки.
Кроме клеточных существуют вирусные РНК — самые высокомолекулярные из всех
видов РНК. Они несут информацию о структуре вируса, т. е. являются его генетическим
аппаратом.

11.

АТФ
Кроме полинуклеотидных цепей в клетке находятся отдельные мононуклеотиды,
имеющие тот же состав и строение, что и нуклеотиды, входящие в состав ДНК и РНК.
Разница заключается лишь в том, что они содержат в своей молекуле до трёх фосфатных
остатков.
Наиболее важным из них является АТФ — аденозинтрифосфат. Молекула АТФ состоит из
рибозы, аденина и трёх остатков фосфорной кислоты. Это вещество имеет
макроэргические (высокоэнергетические) связи, которые обозначают волнистой чертой
(~). Энергия простой связи составляет около 13 кДж/моль, а макроэргической —30,6
кДж/моль.
При гидролизе молекулы АТФ до
АДФ (аденозиндифосфата) и до
АМФ (аденозинмонофосфата)
выделяется энергии в два с
половиной раза больше, чем
при расщеплении обычных
соединений.

12.

Запасание энергии (синтез АТФ) происходит в результате реакций распада и окисления
органических веществ в митохондриях и в процессе фотосинтеза в хлоропластах.
Клетка использует эту запасённую энергию для осуществления различных процессов:
создания собственных органических веществ, движения, деления, передачи нервных
импульсов и т. д.
АТФ мобилен и способен доставлять энергию в любую часть клетки. Он является
ключевым веществом клеточных обменных процессов и универсальным источником
энергии.