Чем объясняются различия в названиях разных нуклеиновых кислот
Строение молекул нуклеиновых кислот. Различия в строении молекул ДНК и РНК
Вопрос 1. Какое строение имеет нуклеотид?
Нуклеотид включает в себя три компонента: азотистое основание, углевод, которым является пятиуглеродный сахар (дезоксирибоза или рибоза), и остаток фосфорной кислоты. Азотистых оснований четыре: у ДНК это аденин, гуанин, цитозин, тимин, а у РНК — те же нуклеотиды, но вместо тимина — урацил.
Вопрос 2. Какое строение имеет молекула ДНК?
Нуклеиновые кислоты являются биологическими полимерами. Мономерными звеньями ДНК являются нуклеотиды (аденин, гуанин, цитозин, тимин) — фосфорные эфиры нуклеозидов, которые, в свою очередь, построены из пентозы и гетероциклического основания. Мономерные остатки в нуклеиновых кислотах связаны между собой фосфодиэфирными связями. Согласно модели Уотсона и Крика молекула ДНК представляет собой правильную правовинтовую спираль, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными друг относительно друга и вокруг общей оси. Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК соединены между собой водородными связями. Водородные связи образуются между соответствующими парами азотистых оснований (между аденином и тимином — две, а между цитозином и гуанином — три водородные связи). Таким образом, по структуре ДНК напоминает веревочную лестницу, спирально закрученные перекладины которой образованы парами азотистых оснований. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью.
Вопрос 3. В чем заключается принцип комплементарности?
Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г); пентозы (дезоксирибозы) и фосфата. Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков фосфорной кислоты, расположенных между пентозами; в полинуклеотиде может быть до 30 000 нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна (то есть соответствует) последовательности в другой цепи за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями (две водородные связи между АТ и три между Г и Ц). Согласно принципу комплементарности, число гуаниловых равно числу цитидиловых, а число адениловых — числу тимидиловых оснований (правило Чаргафа).
Вопрос 4. Что общего, и какие различия в строении молекул ДНК и РНК?
Общее в нуклеиновых кислотах то, что их молекулы являются полинуклеотидами. Различий межу ДНК и РНК несколько. Вот самые главные из них:
1. молекула ДНК двуцепочечная, а молекула РНК — одноцепочечная и меньших размеров;
2. нуклеотид ДНК включает углевод дезоксирибозу, а в нуклеотиде РНК в качестве пятиуглеродного сахара присутствует рибоза;
3. у молекулы РНК вместо азотистого основания тимина находится урацил.
Вопрос 5. Какие типы молекул РНК вам известны? Каковы их функции?
Во всех клетках присутствуют следующие виды РНК:
1. Рибосомные (рРНК). Они входят в состав рибосом и участвуют в формировании активного центра рибосомы, где осуществляется синтез белка;
2. Транспортные (тРНК). Они транспортируют аминокислоты к месту сборки белковой молекулы;
3. Информационная или матричная (мРНК). Они копируют информацию о структуре белка с ДНК, расположенной в ядре, и переносят ее к рибосомам, где эта информация реализуется в полипептид;
4. Большинство клеток содержат много малых цитоплазматических РНК (мцРНК);
5. В клетках эукариот присутствуют малые ядерные РНК (мяРНК).
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Нуклеиновые кислоты»
1. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.
Если в одной цепи ДНК 300 нуклеотидов с аденином, 100 нуклеотидов с тимином, 150 нуклеотидов с гуанином и 200 нуклеотидов с цитозином, то в комплементарной ей цепи, соответственно, 300 нуклеотидов с тимином, 100 нуклеотидов с аденином, 150 нуклеотидов с цитозином и 200 нуклеотидов с гуанином. Следовательно, в двуцепочечной ДНК 400 нуклеотидов с аденином, 400 нуклеотидов с тимином, 350 нуклеотидов с гуанином и 350 нуклеотидов с цитозином. Если в одной цепи ДНК 300 + 100 +150 + 200 = 750 нуклеотидов, значит, там 750 / 3 = 250 триплетов. Следовательно, этот участок ДНК кодирует 250 аминокислот.
2. Чем строение молекулы ДНК отличается от строения молекулы иРНК?
1) В состав ДНК входит дезоксирибоза, а в состав РНК – рибоза.
2) В состав ДНК входит тимин, в РНК – урацил.
3) ДНК двухцепочечная, РНК одноцепочечная.
3. Почему в составе ДНК имеет место строгое соотношение компонентов?
4. Строение молекулы какого мономера изображено на представленной схеме? Что обозначено буквами А, Б, В? Назовите виды биополимеров, в состав которых входит данный мономер.
5. Рассмотрите предложенную схему строения молекулы ДНК. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.
6. Рассмотрите предложенную схему строения нуклеотида РНК. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
7. Назовите мономер, изображенный на рисунке. Ответ поясните. Что обозначено цифрами 1, 2, 3? Какую функцию в клетке выполняет биополимер, в состав которого входит этот мономер?
1) нуклеотид ДНК, так как в состав входит азотистое основание тимин (Т);
2) 1 – азотистое основание тимин, 2 – пятиуглеродный сахар дезоксирибоза, 3 – остаток фосфорной кислоты;
3) хранение и передача наследственной информации в ряду поколений
8. В 1958 г. учёными был установлен полуконсервативный принцип репликации ДНК. В качестве объекта эксперимента использовали кишечную палочку Escherichia сoli. Бактерии длительное время выращивались на питательной среде, содержащей тяжёлый изотоп азота 15N. Затем данные бактерии были перенесены на питательную среду, содержащую лёгкий изотоп азота 14N, для однократного деления. Все клетки, полученные после этого деления, содержали примерно равные количества цепей ДНК с лёгкими (14N) и тяжёлыми (15N) изотопами азота. Объясните результат эксперимента, исходя из принципа полуконсервативной репликации ДНК. Как называется используемый в эксперименте метод?
1) Поскольку бактерии долго выращивались на среде 15N, то вся их ДНК содержала 15N.
2) Перед делением ДНК удвоилась, получились две двойные молекулы ДНК, каждая из которых состояла из цепи 15N (матрица) и цепи 14N (продукт). Таким образом, количество цепей 15N и 14N получилось одинаковым.
3) Метод меченых атомов, метод ультрацентрифугирования.
9. Лекарственный препарат рекомендуется применять при инфекционно-воспалительных процессах, вызванных патогенными бактериями. Препарат блокирует действие специфического белка-фермента ДНК-гиразы и репликацию бактериальной ДНК. Что происходит с клетками бактерий в результате приёма данного препарата? Почему он не действует на клетки организма человека таким же образом? Ответ поясните.
1) В результате приема данного препарата у бактерий не происходит удвоение ДНК и они перестают делиться.
2) Бактериальные ферменты, отвечающие за репликацию, отличаются от ферментов эукариот (человека), поэтому препарат не действует на клетки организма человека.
10. Чем объясняются различия в названиях разных нуклеиновых кислот?
1) Различия в названиях ДНК и РНК объясняются составом их нуклеотидов: в нуклеотидах ДНК углевод дезоксирибоза, а в РНК — рибоза.
2) Различия в названиях видов РНК (информационная, транспортная, рибосомная) связаны с выполняемыми ими функциями.
11. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Молекула ДНК состоит из мономеров — нуклеотидов. (2) Каждый нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания, углевода рибозы и остатка фосфорной кислоты. (3) Нуклеотиды двух цепей ДНК связаны нековалентными водородными связями по правилу комплементарности. (4) Четыре нуклеотида в цепи молекулы ДНК кодируют одну аминокислоту в молекуле белка, информация о строении которого заложена в гене. (5) ДНК контролирует синтез иРНК на одной из своих цепей. (6) Процесс синтеза иРНК на матрице ДНК называется трансляцией.
2) В состав ДНК входит углевод дезоксирибоза.
4) Код ДНК триплетен, т. е. состоит из трёх нуклеотидов.
6) Процесс синтеза иРНК на ДНК называется транскрипцией.
12. В чем состоит химическое различие РНК- и ДНК-содержащих вирусов?
Школа одаренных детей. «Нуклеиновые кислоты — ДНК, РНК, генетический код» (11-й класс)
Разделы: Биология
Класс: 11
«Схема № 1 Состав нуклеиновых кислот»
Характеристика нуклеиновых кислот
ДНК представляет собой двойную спираль. В ядре клетки человека общая длина ДНК около 2 м. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидиновых и пуриновых. Одна цепь нуклеотидов образуется в результате реакции конденсации. Полинуклеотидные цепи в молекуле ДНК удерживаются друг около друга благодаря возникновению водородных связей между азотистыми основаниями нуклеотидов.
Самоудвоение молекулы ДНК. Самоудвоение это способность воспроизведение точных копий исходной молекулы. Благодаря этой способности молекулы ДНК осуществляется передача наследственной информации от материнской клетки дочерним во время деления. Процесс самоудвоения молекулы ДНК называют репликацией.
1) выбирает нуклеотиды, способные образовывать комплементарную пару с нуклеотидами родительской матричной цепи.2) катализирует образование ковалентной связи между каждым новым нуклеотидом.3) корректирует цепь, удаляя неправильно включившихся нуклеотидов.
Рис. 1. Схема синтеза белка
Рис. 2. Графическое изображение трансляции
Свойства генетического кода:
1) Триплетность: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов.
2) Универсальность: генетический код одинаков, одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов.
3) Вырожденность: (избыточность) одну аминокислоту могут кодировать несколько (до шести) кодонов.
4) Однозначность: кодовый триплет, кодон соответствует одной аминокислоте.
5) Неперекрываемость: Последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов.
1. Нуклеотид состоит из:
а) глицерина и высших карбоновых кислот
б) азотистых оснований
в) сахара, фосфатной группы и циклического азотосодержащего соединения.
г) сахаро-фосфатного остова.
2. Транскрипцией называется:
а) синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы.
Б) синтез полипептида с использованием и РНК в качестве матрицы
а) Синтеза полипептида с использованием и РНК в качестве матрицы.
Б) Расщепление белка на аминокислоты.
В) Синтез рибосомной РНК.
4. По участку Ц-Т-Г-А молекулы ДНК синтезирован
5. Генетическим годом называется:
а) соответствие между последовательностью нуклеотидов в ДНК или и РНК и последовательностью аминокислот в молекуле белка.
б) Нуклеотидное строение ДНК
в) Последовательность аминокислот в молекуле белка.
6. Синтез рибосомной РНК осуществляется:
в) на мембранах эндоплазматической сети.
7. образование всех видов РНК связано с одной из структур ядра:
б) ядерным матриком
8. Самыми длинными молекулами в клетках являются молекулы:
9. Одна аминокислота кодируется:
2) двумя нуклеотидами
3) одним нуклеотидом
4) тремя нуклеотидами.
10. В соответствии с принципом комплементарности аденин в молекуле ДНК образует пару с:
§ 28. Нуклеиновые кислоты
Название этих веществ происходит от латинского слова nucleus — «ядро» и указывает, что нуклеиновые кислоты являются составной частью клеточных ядер.
Нуклеиновые кислоты — высокомолекулярные соединения с молекулярными массами от ста тысяч до десятков миллиардов. Они были открыты в 1869 г. швейцарским химиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.
Строение нуклеиновых кислот
Различают два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновые (сокращённо ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит моносахарид дезоксирибозу, а РНК — рибозу.
В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в жизнедеятельности организма. Нуклеиновые кислоты — исключительно важные элементы клетки, обеспечивающие хранение и передачу генетической (наследственной) информации в живых организмах. ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав ядрышек, рибосом, митохондрий, пластид и цитоплазмы.
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек, спирально закрученных одна относительно другой (рис. 78).
Структурными компонентами (мономерами) каждой такой цепочки служат нуклеотиды, количество которых в молекулах нуклеиновых кислот бывает разным — от 80 в молекулах РНК до нескольких десятков тысяч в ДНК. В состав любого нуклеотида входит одно из азотистых оснований — аденин, гуанин, цитозин и тимин (урацил в РНК), углевод пентоза (у ДНК — дезоксирибоза С5Н10О4, у РНК — рибоза С5Н10О5) и остаток фосфорной кислоты. Азотистые основания цитозин и тимин (урацил) называются пиримидиновыми, а аденин и гуанин — пуриновыми. Поэтому вполне логично предположить, что при полном гидролизе нуклеиновых кислот образуются смесь пиримидиновых и пуриновых оснований, моносахарид — пентоза (рибоза или дезоксирибоза) и фосфорная кислота.
Строение каждой составляющей нуклеотида можно отразить с помощью формул.
Пиримидиновые основания:
Пиримидиновые основания способны к таутомерии, которая показана выше на примере цитозина.
Пуриновые основания:
Пентозы:
Нуклеиновые кислоты, как и простые белки, имеют первичную, вторичную и третичную структуру. Чередование мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи образует первичную структуру нуклеиновой кислоты точно так, как из аминокислот образуется белок. Ниже показан фрагмент ДНК как пример первичной структуры нуклеиновой кислоты.
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Нуклеиновые кислоты»
1. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.
Если в одной цепи ДНК 300 нуклеотидов с аденином, 100 нуклеотидов с тимином, 150 нуклеотидов с гуанином и 200 нуклеотидов с цитозином, то в комплементарной ей цепи, соответственно, 300 нуклеотидов с тимином, 100 нуклеотидов с аденином, 150 нуклеотидов с цитозином и 200 нуклеотидов с гуанином. Следовательно, в двуцепочечной ДНК 400 нуклеотидов с аденином, 400 нуклеотидов с тимином, 350 нуклеотидов с гуанином и 350 нуклеотидов с цитозином. Если в одной цепи ДНК 300 + 100 +150 + 200 = 750 нуклеотидов, значит, там 750 / 3 = 250 триплетов. Следовательно, этот участок ДНК кодирует 250 аминокислот.
2. Чем строение молекулы ДНК отличается от строения молекулы иРНК?
1) В состав ДНК входит дезоксирибоза, а в состав РНК – рибоза.
2) В состав ДНК входит тимин, в РНК – урацил.
3) ДНК двухцепочечная, РНК одноцепочечная.
3. Почему в составе ДНК имеет место строгое соотношение компонентов?
4. Строение молекулы какого мономера изображено на представленной схеме? Что обозначено буквами А, Б, В? Назовите виды биополимеров, в состав которых входит данный мономер.
5. Рассмотрите предложенную схему строения молекулы ДНК. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.
6. Рассмотрите предложенную схему строения нуклеотида РНК. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
7. Назовите мономер, изображенный на рисунке. Ответ поясните. Что обозначено цифрами 1, 2, 3? Какую функцию в клетке выполняет биополимер, в состав которого входит этот мономер?
1) нуклеотид ДНК, так как в состав входит азотистое основание тимин (Т);
2) 1 – азотистое основание тимин, 2 – пятиуглеродный сахар дезоксирибоза, 3 – остаток фосфорной кислоты;
3) хранение и передача наследственной информации в ряду поколений
8. В 1958 г. учёными был установлен полуконсервативный принцип репликации ДНК. В качестве объекта эксперимента использовали кишечную палочку Escherichia сoli. Бактерии длительное время выращивались на питательной среде, содержащей тяжёлый изотоп азота 15N. Затем данные бактерии были перенесены на питательную среду, содержащую лёгкий изотоп азота 14N, для однократного деления. Все клетки, полученные после этого деления, содержали примерно равные количества цепей ДНК с лёгкими (14N) и тяжёлыми (15N) изотопами азота. Объясните результат эксперимента, исходя из принципа полуконсервативной репликации ДНК. Как называется используемый в эксперименте метод?
1) Поскольку бактерии долго выращивались на среде 15N, то вся их ДНК содержала 15N.
2) Перед делением ДНК удвоилась, получились две двойные молекулы ДНК, каждая из которых состояла из цепи 15N (матрица) и цепи 14N (продукт). Таким образом, количество цепей 15N и 14N получилось одинаковым.
3) Метод меченых атомов, метод ультрацентрифугирования.
9. Лекарственный препарат рекомендуется применять при инфекционно-воспалительных процессах, вызванных патогенными бактериями. Препарат блокирует действие специфического белка-фермента ДНК-гиразы и репликацию бактериальной ДНК. Что происходит с клетками бактерий в результате приёма данного препарата? Почему он не действует на клетки организма человека таким же образом? Ответ поясните.
1) В результате приема данного препарата у бактерий не происходит удвоение ДНК и они перестают делиться.
2) Бактериальные ферменты, отвечающие за репликацию, отличаются от ферментов эукариот (человека), поэтому препарат не действует на клетки организма человека.
10. Чем объясняются различия в названиях разных нуклеиновых кислот?
1) Различия в названиях ДНК и РНК объясняются составом их нуклеотидов: в нуклеотидах ДНК углевод дезоксирибоза, а в РНК — рибоза.
2) Различия в названиях видов РНК (информационная, транспортная, рибосомная) связаны с выполняемыми ими функциями.
11. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Молекула ДНК состоит из мономеров — нуклеотидов. (2) Каждый нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания, углевода рибозы и остатка фосфорной кислоты. (3) Нуклеотиды двух цепей ДНК связаны нековалентными водородными связями по правилу комплементарности. (4) Четыре нуклеотида в цепи молекулы ДНК кодируют одну аминокислоту в молекуле белка, информация о строении которого заложена в гене. (5) ДНК контролирует синтез иРНК на одной из своих цепей. (6) Процесс синтеза иРНК на матрице ДНК называется трансляцией.
2) В состав ДНК входит углевод дезоксирибоза.
4) Код ДНК триплетен, т. е. состоит из трёх нуклеотидов.
6) Процесс синтеза иРНК на ДНК называется транскрипцией.
12. В чем состоит химическое различие РНК- и ДНК-содержащих вирусов?