_Нуклеиновые кислоты

1.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

2.

Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты — это полимеры,
мономерами которых являются нуклеотиды.

3.

Фридрих Мишер
Швейцарский химик в
1869 г обнаружил в
ядрах клеток
неизвестное вещество,
и назвал его
нуклеином, от
латинского слова
nucleus, что в
переводе означает
«ядро».

4.

Альбрехт Коссель
Немецкий биохимик
в 1889 г ввел термин
«нуклеиновые
кислоты», выделил и
описал 5 нуклеотидов:
аденин, цитозин, гуанин,
тимин, урацил.
Нобелевский лауреат
1910 г в области
физиологии и медицины.

5.

Д.Уотсон, Ф.Крик
В 1953 году американский
биолог Джеймс Уотсон и
английский биофизик
Фрэнсис Крик установили
структуру нуклеиновых
кислот.
Нобелевские лауреаты
1962 г в области
физиологии и медицины.

6.

Виды нуклеиновых кислот
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
находится в ядре,
митохондриях,
пластидах (хлоропластах).
Рибонуклеиновая кислота (РНК)
находится в ядре,
цитоплазме, рибосомах,
митохондриях,
пластидах (хлоропластах).

7.

Строение нуклеиновых кислот

8.

Строение нуклеотида ДНК
Аденин
Цитозин
Гуанин
Тимин

9.

Строение нуклеотида РНК
Аденин
Цитозин
Гуанин
Урацил

10.

Углеводным компонентом ДНК
является дезоксирибоза, а моносахарид,
остаток которого входит в состав
нуклеотидов РНК — рибоза

11.

12.

Нуклеотиды
соединяются друг с
другом в цепь через
остаток фосфорной
кислоты (связь
ковалентная).
Азотистые основания
соединяются друг с
другом водородными
связями. Образуется
вторая цепочка
нуклеиновой кислоты.

13.

Нуклеотиды в нуклеиновых кислотах
соединены друг с другом в цепь
ковалентными связями. 3′
-гидроксильная группа одного
нуклеотида соединена эфирной
связью с остатком фосфорной
кислоты, находящимся в 5′
-положении соседнего нуклеотида.
Такую связь называют
3′,5′фосфодиэфирной.
В результате цепь нуклеиновой
кислоты всегда имеет
гидроксильную группу на 3′конце
(при третьем атоме углерода в
моносахариде), а остаток фосфорной
кислоты — на 5′конце (при пятом
атоме углерода в моносахариде).

14.

Существует несколько форм двойной спирали ДНК

15.

Комплементарность
Способность к избирательному соединению
нуклеотидов, в результате чего образуются
пары: А — Т; Ц — Г.
А — Т (две водородные связи)
Ц — Г (три водородные связи)

16.

ДНК организована таким образом, что её цепи находятся в
антипараллельном положении:
одна нить направлена от 5′конца к 3′концу, другая, наоборот, — от
3′конца к 5′концу.
Напротив 3′конца одной цепи всегда располагается 5′конец второй цепи
Таким образом, ДНК свойственны:
1.нерегулярность;
2.двухцепочечность;
3.комплементарность;
4.антипараллельность.

17.

Две цепи,
составляющие
одну молекулу ДНК —
разнонаправлены, или
антипараллельны.
Нуклеотиды находятся
внутри, а
сахарофосфатные
группировки — снаружи.

18.

Редупликация
(репликация)
Процесс самоудвоения В результате
ДНК происходит по
репликации две новые
принципу
молекулы ДНК
комплементарности.
представляют точную
копию исходной
молекулы.

19.

20.

Задание:
постройте участок второй цепочки
ДНК, следуя принципу
комплементарности.
А Г Ц Т А А Г ГТ Т Ц Ц

21.

Эрвин Чаргафф
Нуклеотидный состав ДНК в 1905г впервые
количественно проанализировал американский
биохимик Эрвин Чаргафф.
Нуклеотиды в двух цепях располагаются
комплементарно друг другу.
Расстояние между нуклеотидами в цепи
составляет 0,34 нм.
Молекулярная масса одного нуклеотида равна
345

22.

Правило Чаргаффа
В ДНК количество Аденина
равно количеству Тимина, а
количество Гуанина —
количеству Цитозина.

23.

Задание
1. В молекуле ДНК тиминов насчитывается 24% от
общего числа азотистых оснований. Определите
количество других азотистых оснований в молекуле.
2. В некоторой молекуле ДНК на долю нуклеотидов
с цитозином приходится 21%. Определите
процентное содержание нуклеотидов с аденином,
входящих в состав этой молекулы.
3. Двухцепочечная молекула ДНК содержит 260
нуклеотидов, 82 из которых в качестве азотистого
основания имеют гуанин. Определите количество
нуклеотидов с аденином, входящих в состав
молекулы. В ответе запишите только
соответствующее число.

24.

Горизонтальный
перенос
генов
— это передача
генетического материала, в результате которой организмреципиент получает набор генов (и функций) от организмадонора. Передача осуществляется между особями, не
являющимися родственными друг другу.

25.

26.

Уровни спирализации ДНК
1. Двойная спираль
Цепи закручиваются
друг вокруг друга, а
также вокруг общей
оси и образуют
правозакрученные
объемные спирали по
10 пар оснований в
каждом витке.

27.

2. Нуклеосомная нить.
Соединяясь с белками — гистонами, молекула
еще сильнее спирализуется, утолщается и
укорачивается.

28.

3. Хроматиновая фибрилла.
Нуклеосомная нить, закручиваясь вокруг своей
оси, образует петлистую структуру.
Молекула еще сильнее укорачивается
и утолщается.

29.

4. Суперспираль.
Спирализация молекулы ДНК становится
максимальной. Молекула стала видимой в
световой микроскоп и называется —
хромосомой.
Хромосома — тельце вытянутой формы, имеет
первичную перетяжку — центромеру и плечи.

30.

31.

Функции ДНК
1. Хранение генетической информации.
Эта информация представлена в виде нуклеотидных последовательностей и
зашифрована с помощью генетического кода. Согласно генетическому коду
каждый из 20
стандартных аминокислотных остатков записан в виде определённой
последовательности из трёх нуклеотидов (триплета, или кодона).
2. Воспроизведение и передача генетической информации
в ряду поколений клеток и организмов.
Функция передачи генетической информации обеспечивается процессом
удвоения ДНК — репликацией.
3. Реализация генетической информации.
Функция реализации генетической информации (т. е. перевода её в белки)
обеспечивается процессами транскрипции и трансляции. В ходе
транскрипции с соответствующих участков ДНК вначале синтезируется
копия — матричная РНК (мРНК или иРНК). Дальнейший перевод (трансляцию)
с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот осуществляет рибосома,
сложнейшая «молекулярная машина» клетки.

32.

Секвенирование ДНК— это процесс определения
точного порядка нуклеотидов в молекуле ДНК.

33.

Геномика— раздел молекулярной генетики,
посвящённый изучению генома и всех генов живого
организма или значительной их части.

34.

Транскриптом — все молекулы РНК, которые
транскрибируются с ДНК в клетке или организме в
определённый момент времени.
Транскриптомика — область молекулярной
биологии, занимающаяся изучением транскриптома.

35.

Протеом — полный набор белков, производимых в
клетке, тканях или организме в определённый
момент времени.
Протеомика — это область молекулярной биологии,
сосредоточенная на изучении протеома.

36.

Ганс Винклер
Немецкий биолог в
1920 г ввел термин
«геном» для
гаплоидного набора
хромосом.
Геном является
генетической
характеристикой вида
в целом, включает в
себя все гены вида.

37.

Средний размер гаплоидного генома у некоторых
групп организмов
Размеры геномов не зависят от уровня организации биологического вида,
это таксономический признак систематики органического мира.

38.

Геном человека
Совокупность наследственного материала,
заключенного в клетке человека. Состоит из 23 пар
хромосом (44 аутосомы и две половые хромосомы X
и Y) находящихся в ядре, а также митохондриальной
ДНК.
К 2003 году геном человека был расшифрован, т. е.
была определена последовательность ДНК всех
хромосом и митохондриальной ДНК. Выяснилось, что
человеческий геном содержит 20-25 тыс. активных
генов, то есть только 1,5% кодирует белки или
функциональные РНК, остальная часть — это
некодирующая ДНК (мусорная). Однако она играет
важную роль в регуляции активности генов и
формирование всего организма в процессе развития.

39.

Строение РНК. Отличие молекулы РНК от ДНК

40.

Шпилька — элемент вторичной структуры РНК, а также
одноцепочечной ДНК, образующейся, когда две
последовательности одной и той же цепи комплементарны друг
другу и соединяются друг с другом, образуя на конце
неспаренный участок — петлю.

41.

Типы РНК
1. Информационная (и-РНК) или матричная
(м-РНК) — это одноцепочечная молекула
РНК, кодирующая полипептид, передаёт
информацию о структуре белка из ядра
клетки (ДНК) в цитоплазму к рибосомам.

42.

2. Транспортная (т-РНК) - переносит аминокислоты
к рибосомам и участвует в синтезе белка.

43.

3. Рибосомная (р-РНК) - входит в состав рибосом и
участвует в синтезе белка.

44.

45.

Особенности строения АТФ. Роль АТФ
в энергетическом обмене клетки
АТФ (аденозинтрифосфат, или аденозинтрифосфорная
кислота) — нуклеозидтрифосфат, играющий основную роль
в энергетическом обмене в клетках живых организмов. Это
универсальный источник энергии для всех биохимических
процессов, протекающих в живых системах.

46.

Другие нуклеозидтрифосфаты
Гуанозинтрифосфат (ГТФ) включает
азотистое основание гуанин. Он, как
и АТФ, может выступать в роли
аккумулятора энергии.
Цитидинтрифосфат (ЦТФ) (азотистое
основание — цитозин) участвует в
синтезе фосфолипидов — важных
компонентов клеточных мембран.
Уридинтрифосфат (УТФ) (азотистое
основание — урацил) необходим для
синтеза гликогена — главного запасного
продукта углеводов в организме.

47.

Восстановленные переносчики, их функции
в клетке
НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид)
ФАД (флавинадениндинуклеотид)
Окисленные переносчики принимают на себя электроны и протоны,
а восстановленные отдают их.
Их восстановленные формы записываются следующим образом: НАДН и ФАДН2ФАДН2.
НАД+, ФАД, НАДФ+ являются коферментами, способными восстанавливаться с
последующим окислением и передачей электронов по электрон-транспортным цепям.

48.

Сходство и различие
нуклеиновых кислот
Признаки
СХОДСТВА
РАЗЛИЧИЯ:
1) сахар
2) азотистые
основания
3) структура
4) виды молекул
5) местонахождение
в клетке
6) функции
ДНК
РНК

49.

Вставьте нужные слова
1. В составе РНК есть сахар…
2. В составе ДНК есть азотистые основания…
3. И в ДНК, и в РНК есть….
4. В ДНК нет азотистого основания…
5. Структура молекулы РНК в виде…
6. ДНК в клетках может находиться в …
7. Функции РНК…
8. В составе РНК есть азотистые основания…
9. В составе ДНК есть сахар…
10. В РНК нет азотистого основания…
11. Структура молекулы ДНК в виде…
12. Мономерами ДНК и РНК являются…
13. РНК в клетках может находиться в…
14. Функции ДНК…

50.

Отметьте правильные утверждения
1. В ДНК всегда против тимина находится гуанин.
2. Цепочки ДНК соединены водородными связями.
3. р-РНК находится в ядре.
4. В ДНК нет азотистого основания урацил.
5. В ДНК число Гуанина равно числу Аденина.
6. В РНК всегда против Аденина находится Тимин.
7. т-РНК находятся в цитоплазме.
8. и — РНК образуются в ядре.
9. В РНК нет азотистого основания Урацил.
10. В ДНК число Тимина равно Аденину.

51.

Дайте краткие ответы на вопросы:
1. В чем сходство и различия молекул ДНК и РНК?
2. В чем заключается принцип комплементарности?
3. Что такое репликация и каково ее значение?
4. Какие типы РНК имеются и каковы их функции?
5. В молекуле ДНК количество аденина (А) равно 15%.
Каково содержание гуанина, тимина и цитозина в
ДНК?
6. В молекуле ДНК 3000 нуклеотидов. Найдите длину
ДНК , зная длину одного мономера (0,34 нм).
7. Благодаря какому свойству ДНК из семян яблони
вырастает яблоня?