Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

ДНК и гены

ДНК ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Справа крупнейшая спираль ДНК человека, выстроенная из людей на пляже в Варне (Болгария), вошедшая в книгу рекордов Гиннесса 23 апреля 2016 года

Дезоксирибонуклеиновая кислота. Общие сведения

Дезоксирибонуклеи́новая кислота (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

В клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы (С) и фосфатной (Ф) группы (фосфодиэфирные связи).

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 2. Нуклертид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы

В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула закручена по винтовой линии.

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином (А-Т), гуанин — только с цитозином (Г-Ц). Именно эти пары и составляют «перекладины» винтовой «лестницы» ДНК (см.: рис. 2, 3 и 4).

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 2. Азотистые основания

Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции, и принимают участие в биосинтезе белков (процессе трансляции). Помимо кодирующих последовательностей, ДНК клеток содержит последовательности, выполняющие регуляторные и структурные функции.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 3. Репликация ДНК

Расположение базовых комбинаций химических соединений ДНК и количественные соотношения между этими комбинациями обеспечивают кодирование наследственной информации.

Образование новой ДНК (репликация)

По завершении дупликации образуются две самостоятельные спирали, созданные из химических соединений родительской ДНК и имеющие с ней одинаковый генетический код. Таким путем ДНК способна перерывать информацию от клетки к клетке.

Более подробная информация:

СТРОЕНИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) относится к нуклеиновым кислотам. Нуклеиновые кислоты – это класс нерегулярных биополимеров, мономерами которых являются нуклеотиды.

НУКЛЕОТИДЫ состоят из азотистого основания, соединенного с пятиуглеродным углеводом (пентозой) – дезоксирибозой (в случае ДНК) или рибозой (в случае РНК), который соединяется с остатком фосфорной кислоты (H2PO3–).

Азотистые основания бывают двух типов: пиримидиновые основания – урацил (только в РНК), цитозин и тимин, пуриновые основания – аденин и гуанин.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 5. Структура нуклеотидов (слева), расположение нуклеотида в ДНК (снизу) и типы азотистых оснований (справа): пиримидиновые и пуриновые

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Атомы углерода в молекуле пентозы нумеруются числами от 1 до 5. Фосфат соединяется с третьим и пятым атомами углерода. Так нуклеинотиды соединяются в цепь нуклеиновой кислоты. Таким образом, мы можем выделить 3’ и 5’-концы цепи ДНК:

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 6. Выделение 3’ и 5’-концов цепи ДНК

Две цепи ДНК образуют двойную спираль. Эти цепи в спирали сориентированы в противоположных направлениях. В разных цепях ДНК азотистые основания соединены между собой с помощью водородных связей. Аденин всегда соединяется с тимином, а цитозин – с гуанином. Это называется правилом комплементарности (см. принцип комплементарности ).

Правило комплементарности:

A–T G–C

Например, если нам дана цепь ДНК, имеющая последовательность

3’– ATGTCCTAGCTGCTCG – 5’,

то вторая ей цепь будет комплементарна и направлена в противоположном направлении – от 5’-конца к 3’-концу:

5’– TACAGGATCGACGAGC– 3’.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 7. Направленность цепей молекулы ДНК и соединение азотистых оснований с помощью водородных связей

РЕПЛИКАЦИЯ ДНК

Репликация ДНК – это процесс удвоения молекулы ДНК путем матричного синтеза. В большинстве случаев естественной репликации ДНК праймером для синтеза ДНК является короткий фрагмент РНК (создаваемый заново). Такой рибонуклеотидный праймер создается ферментом праймазой (ДНК-праймаза у прокариот, ДНК-полимераза у эукариот), и впоследствии заменяется дезоксирибонуклеотидами полимеразой, выполняющей в норме функции репарации (исправления химических повреждений и разрывов в молекле ДНК).

Репликация происходит по полуконсервативному механизму. Это значит, что двойная спираль ДНК расплетается и на каждой из ее цепей по принципу комплементарности достраивается новая цепь. Дочерняя молекула ДНК, таким образом, содержит в себе одну цепь от материнской молекулы и одну вновь синтезированную. Репликация происходит в направлении от 3’ к 5’ концу материнской цепи.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 8. Репликация (удвоение) молекулы ДНК

ДНК-синтез – это не такой сложный процесс, как может показаться на первый взгляд. Если подумать, то для начала нужно разобраться, что же такое синтез. Это процесс объединения чего-либо в одно целое. Образование новой молекулы ДНК проходит в несколько этапов:

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 9. Схематическое изображение процесса репликации ДНК: (1) Отстающая цепь (запаздывающая нить), (2) Ведущая цепь (лидирующая нить), (3) ДНК-полимераза α ( Polα ), (4) ДНК-лигаза, (5) РНК-праймер, (6) Праймаза, (7) Фрагмент Оказаки, (8) ДНК-полимераза δ ( Polδ ), (9) Хеликаза, (10) Однонитевые ДНК-связывающие белки, (11) Топоизомераза.

Далее описан синтез отстающей цепи дочерней ДНК (см. Схему репликативной вилки и функции ферментов репликации)

Нагляднее о репликации ДНК см. видео →

5) Непосредственно сразу после расплетания и стабилизации другой нити материнской молекулы к ней присоединяется ДНК-полимераза α (альфа) и в направлении 5’→3′ синтезирует праймер (РНК-затравку) – последовательность РНК на матрице ДНК длиной от 10 до 200 нуклеотидов. После этого фермент удаляется с нити ДНК.

СТРОЕНИЕ РНК

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов.

Последовательность нуклеотидов позволяет РНК кодировать генетическую информацию. Все клеточные организмы используют РНК (мРНК) для программирования синтеза белков.

Затем матричные РНК (мРНК) принимают участие в процессе, называемом трансляцией, т.е. синтеза белка на матрице мРНК при участии рибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются химическим модификациям, и после образования вторичной и третичной структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 10. Отличие ДНК от РНК по азотистому основанию: вместо тимина (Т) в РНК представлен урацил (U), который также комплементарен аденину.

ТРАНСКРИПЦИЯ

Транскрипция – это процесс синтеза РНК на матрице ДНК. ДНК раскручивается на одном из участков. На одной из цепей содержится информация, которую необходимо скопировать на молекулу РНК – эта цепь называется кодирующей. Вторая цепь ДНК, комплементарная кодирующей, называется матричной. В процессе транскрипции на матричной цепи в направлении 3’ – 5’ (по цепи ДНК) синтезируется комплементарная ей цепь РНК. Таким образом, создается РНК-копия кодирующей цепи.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 11. Схематическое изображение транскрипции

Например, если нам дана последовательность кодирующей цепи

3’– ATGTCCTAGCTGCTCG – 5’,

то, по правилу комплементарности, матричная цепь будет нести последовательность

5’– TACAGGATCGACGAGC– 3’,

а синтезируемая с нее РНК – последовательность

3’– AUGUCCUAGCUGCUCG – 5’.

ТРАНСЛЯЦИЯ

Рассмотрим механизм синтеза белка на матрице РНК, а также генетический код и его свойства. Также для наглядности по ниже приведенной ссылке рекомендуем посмотреть небольшое видео о процессах транскрипции и трансляции, происходящих в живой клетке:

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 12. Процесс синтеза белка: ДНК кодирует РНК, РНК кодирует белок

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

Генетический код, общий для большинства про- и эукариот. В таблице приведены все 64 кодона и указаны соответствующие аминокислоты. Порядок оснований — от 5′ к 3′ концу мРНК.

Таблица 1. Стандартный генетический код

Среди триплетов есть 4 специальных последовательности, выполняющих функции «знаков препинания»:

Свойства генетического кода

1. Триплетность. Каждая аминокислота кодируется последовательностью из трех нуклеотидов – триплетом или кодоном.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

2. Непрерывность. Между триплетами нет никаких дополнительных нуклеотидов, информация считывается непрерывно.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

3. Неперекрываемость. Один нуклеотид не может входить одновременно в два триплета.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

4. Однозначность. Один кодон может кодировать только одну аминокислоту.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

5. Вырожденность. Одна аминокислота может кодироваться несколькими разными кодонами.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

6. Универсальность. Генетический код одинаков для всех живых организмов.

Пример. Нам дана последовательность кодирующей цепи:

3’– CCGATTGCACGTCGATCGTATA– 5’.

Матричная цепь будет иметь последовательность:

5’– GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT– 3’.

Теперь «синтезируем» с этой цепи информационную РНК:

3’– CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA– 5’.

Синтез белка идет в направлении 5’ → 3’, следовательно, нам нужно перевернуть последовательность, чтобы «прочитать» генетический код:

5’– AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC– 3’.

Теперь найдем старт-кодон AUG:

5’– AU AUG CUAGCUGCACGUUAGCC– 3’.

Разделим последовательность на триплеты:

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Найдем стоп-кодон и согласно таблице генетического кода запишем последовательность аминокислот:

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Центральная догма молекулярной биологии звучит следующим образом: информация с ДНК передается на РНК (транскрипция), с РНК – на белок (трансляция). ДНК также может удваиваться путем репликации, и также возможен процесс обратной транскрипции, когда по матрице РНК синтезируется ДНК, но такой процесс в основном характерен для вирусов.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Рис. 13. Центральная догма молекулярной биологии

ГЕНОМ: ГЕНЫ и ХРОМОСОМЫ

Термин «геном» был предложен Г. Винклером в 1920 г. для описания совокупности генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома в отличие от генотипа является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова. Большая часть ДНК эукариотических клеток представлена некодирующими («избыточными») последовательностями нуклеотидов, которые не заключают в себе информации о белках и нуклеиновых кислотах. Таким образом, основную часть генома любого организма составляет вся ДНК его гаплоидного набора хромосом.

Гены — это участки молекул ДНК, кодирующие полипептиды и молекулы РНК

За последнее столетие наше представление о генах существенно изменилось. Ранее геном называли участок хромосомы, кодирующий или определяющий один признак или фенотипическое (видимое) свойство, например цвет глаз.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

В 1940 г. Джордж Бидл и Эдвард Тейтем предложили молекулярное определение гена. Ученые обрабатывали споры гриба Neurospora crassa рентгеновским излучением и другими агентами, вызывающими изменения в последовательности ДНК (мутации), и обнаружили мутантные штаммы гриба, утратившие некоторые специфические ферменты, что в некоторых случаях приводило к нарушению целого метаболического пути. Бидл и Тейтем пришли к выводу, что ген — это участок генетического материала, который определяет или кодирует один фермент. Так появилась гипотеза «один ген — один фермент». Позднее эта концепция была расширена до определения «один ген — один полипептид», поскольку многие гены кодируют белки, не являющиеся ферментами, а полипептид может оказаться субъединицей сложного белкового комплекса.

Современное биохимическое определение гена еще более конкретно. Генами называются все участки ДНК, кодирующие первичную последовательность конечных продуктов, к которым относятся полипептиды или РНК, обладающие структурной или каталитической функцией.

Наряду с генами ДНК содержит и другие последовательности, выполняющие исключительно регуляторную функцию. Регуляторные последовательности могут обозначать начало или конец генов, влиять на транскрипцию или указывать место инициации репликации или рекомбинации. Некоторые гены могут экспрессироваться разными путями, при этом один и тот же участок ДНК служит матрицей для образования разных продуктов.

Мы можем приблизительно рассчитать минимальный размер гена, кодирующего средний белок. Каждая аминокислота в полипептидной цепи кодируется последовательностью из трех нуклеотидов; последовательности этих триплетов (кодонов) соответствуют цепочке аминокислот в полипептиде, который кодируется данным геном. Полипептидная цепь из 350 аминокислотных остатков (цепь средней длины) соответствует последовательности из 1050 п.н. (пар нуклеотидов). Однако многие гены эукариот и некоторые гены прокариот прерываются сегментами ДНК, не несущими информации о белке, и поэтому оказываются значительно длиннее, чем показывает простой расчет.

Сколько генов в одной хромосоме?

ДНК прокариот устроена более просто: их клетки не имеют ядра, поэтому ДНК находится непосредственно в цитоплазме в форме нуклеоида.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнкКак известно, бактериальные клетки имеют хромосому в виде нити ДНК, уложенной в компактную структуру – нуклеоид. Хромосома прокариота Escherichia coli, чей геном полностью расшифрован, представляет собой кольцевую молекулу ДНК (на самом деле, это не правильный круг, а скорее петля без начала и конца), состоящую из 4 639 675 п.н. В этой последовательности содержится примерно 4300 генов белков и еще 157 генов стабильных молекул РНК. В геноме человека примерно 3,1 млрд пар нуклеотидов, соответствующих почти 29 000 генам, расположенным на 24 разных хромосомах.

Прокариоты (Бактерии).

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнкБактерия E. coli имеет одну двухцепочечную кольцевую молекулу ДНК. Она состоит из 4 639 675 п.н. и достигает в длину примерно 1,7 мм, что превышает длину самой клетки E. coli приблизительно в 850 раз. Помимо крупной кольцевой хромосомы в составе нуклеоида многие бактерии содержат одну или несколько маленьких кольцевых молекул ДНК, свободно располагающихся в цитозоле. Такие внехромосомные элементы называют плазмидами (рис. 16).

Большинство плазмид состоит всего из нескольких тысяч пар нуклеотидов, некоторые содержат более 10000 п. н. Они несут генетическую информацию и реплицируются с образованием дочерних плазмид, которые попадают в дочерние клетки в процессе деления родительской клетки. Плазмиды обнаружены не только в бактериях, но также в дрожжах и других грибах. Во многих случаях плазмиды не дают никаких преимуществ клеткам-хозяевам, и их единственная задача — независимое воспроизведение. Однако некоторые плазмиды несут полезные для хозяина гены. Например, содержащиеся в плазмидах гены могут придавать клеткам бактерий устойчивость к антибактериальным агентам. Плазмиды, несущие ген β-лактамазы, обеспечивают устойчивость к β-лактамным антибиотикам, таким как пенициллин и амоксициллин. Плазмиды могут переходить от клеток, устойчивых к антибиотикам, к другим клеткам того же или другого вида бактерий, в результате чего эти клетки также становятся резистентными. Интенсивное применение антибиотиков является мощным селективным фактором, способствующим распространению плазмид, кодирующих устойчивость к антибиотикам (а также транспозонов, которые кодируют аналогичные гены) среди болезнетворных бактерий, и приводит к появлению бактериальных штаммов с устойчивостью к нескольким антибиотикам. Врачи начинают понимать опасность широкого использования антибиотиков и назначают их только в случае острой необходимости. По аналогичным причинам ограничивается широкое использование антибиотиков для лечения сельскохозяйственных животных.

Эукариоты.

Таблица 2. ДНК, гены и хромосомы некоторых организмов

Источник

Строение нуклеотидов (отличия)

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Урок 69, 70 Лекция

Нуклеиновые кислоты.

АТФ и АДФ, их взаимопревращение и роль этого процесса в природе. Понятие о ДНК и РНК.

Цель: ознакомиться с историей открытия нуклеиновых кислот; рассмотреть их состав, строение, свойства; ознакомиться сАТФ и АДФ, их взаимопревращение и роли этого процесса в природе; рассмотреть строение и роль ДНК и РНК.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнкНуклеиновые кислоты впервые были выделены из ядер лейкоцитов в 1868 году химиком Фридрихом Мишером. Неразлагающееся под действием ферментов вещество содержало фосфор и имело ярко выраженные кислотные свойства. Соединению была приписана формула C29H49N9O22P3.

Иоганн Фридрих Мишерродился в 1844 году в Швейцарии. Выдающийся физиолог, гистолог и биолог.

В 1868 году, изучая химический состав клеток гноя, Фридрих Мишер открыл главную составную часть ядер лейкоцитов, названную им нуклеином (от лат. Нукс — ядро ореха, окончание –ин указывало на содержание азота).

В 1874 году Мишер провел элементарный химический анализ нуклеина из сперматозоидов лосося и установил его кислотные свойства, что и стало причиной переименования нуклеина в нуклеиновую кислоту (термин был предложен в 1889 году).

Помимо этого важнейшего открытия, учёный занимался исследованиями строения и состава ядер в желтке куриного яйца, состава сперматозоидов лосося (открыл вещество протамин), физиологией спинного мозга.

Полимерные молекулы, состоящие из нуклеотидов, называются нуклеиновыми кислотами. Они образуют ДНК и РНК и несут наследственную информацию.

Строение мономера

Моносахарид – основа нуклеотида. В зависимости от содержащегося моносахарида различают два вида нуклеиновых кислот:

Нуклеотиды отличаются азотистыми основаниями.

Азотистое основание может быть пиримидиновое и пуриновое. Пиримидиновые основания являются производными пиримидина, а пуриновые основания – производные пурина. К пиримидинам относятся урацил, тимин, цитозин, к пуринам – аденин, гуанин. В состав нуклеиновых кислот входят такие моносахариды, как рибоза и дезоксирибоза. Рибоза входит в состав рибонуклеиновой кислоты, а дезоксирибоза – в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты. Это отличие ДНК от РНК.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

В состав ДНК входят тимин, цитозин, аденин и гуанин, в состав РНК – те же основания, только вместо тимина входит урацил. Это второе отличие ДНК от РНК.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Азотистое основание связывается с углеводом за счет гликозидного гидроксила. Образуется нуклеозид. Нуклеозид, связанный с остатком фосфорной кислоты, называется нуклеотидом.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Строение нуклеотидов (отличия)

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Остаток фосфорной кислоты присоединён к третьему или пятому атому углерода моносахарида, а остаток азотистого основания – к первому атому.

Строение цепочки

Нуклеотиды, содержащие разные типы азотистых оснований, выстраиваются в длинную полимерную цепь, называемую полинуклеотидом. Чтобы эта гигантская цепочка уложилась в ядро клетки, она компактно скручивается. Выделяют четыре уровня структурной организации или упаковки кислот:

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнкПример третичной структуры – ДНК. Это самая большая молекула, которая может состоять из миллионов нуклеотидов. Мономеры образуют две цепочки, соединённые по принципу комплементарности и перекрученные в спираль. Более сложная упаковка – четвертичная структурная организация, при которой ДНК, переплетается с РНК и белками, образуя хроматин. Это вязкое вещество, содержащееся в ядре и образующее хромосомы при делении клетки.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Принцип комплементарности – это возможность определённых азотистых оснований создавать водородные связи с другими азотистыми основаниями. Аденин всегда образует связь только с тимином (в ДНК) или урацилом (в РНК), а гуанин – с цитозином.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

То есть РНК представляет собой одинарную цепь полимеров, а ДНК – двойную. Эта двойная спираль ДНК построена по принципу комплементарности: напротив аденинового нуклеотида всегда расположен тиминовый другой полимерной цепи, а напротив гуанинового – цитозиновый нуклеотид. Этот порядок расположения обусловлен водородными связями между нуклеотидами.

ДНК находится в основном в хромосомах (99 %), а также митохондриях и хлоропластах. РНК же входит в состав ядрышек, рибосом, митохондрий, пластид и цитоплазмы. Это ещё одно отличие ДНК от РНК.

ДНК хранит генетическую информацию, которая передаётся из поколения в поколение. В её составе закодирован состав всех белков организма, хотя молекула ДНК не принимает участие в синтезе белка.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнкВсю эту функцию выполняет и-РНК. Этот процесс состоит из двух стадий. На первой стадии происходит считывание информации, этот процесс называют транскрипцией, а вторая стадия – это синтез белка – трансляция.

Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Смотреть картинку Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Картинка про Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк. Фото Чем отличаются углеводы которые входят в состав нуклеотидов днк и рнк

Важным свойством ДНК является её способность к самоудвоению – репликации. Если водородные связи между комплементарными основаниями разрываются, то спираль раскручивается, но затем синтезируется новая нить из нужных нуклеотидов. В результате образуется две абсолютно одинаковые молекулы ДНК, в каждой из которых одна нить взята от исходной ДНК, а вторая нить образовалась в результате биосинтеза.

Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически не растворимы в органических растворителях, очень чувствительны к действию температуры и критических значений уровня pH.

Молекулы ДНК, которые имеют большое значение молекулярной массы, можно разделить на фрагменты механическим способом, например, перемешивания раствор.

Молекулы ДНК – самые крупные молекулы. Молекула ДНК E.coli состоит примерно из 4 000 000 пар нуклеотидов, её относительная масса равна 26 000 000 000. Чтобы записать нуклеотидную последовательность ДНК человека, потребуется около 1 000 000 страниц.

Нуклеиновые кислоты делят на фрагменты такими ферментами, как нуклеазы.

Молекулы РНК химически очень уязвимы. При действии кислот и щелочей фрагменты полимерной цепи легко гидролизуются (Р(О) – О – СН2) и фрагменты А, У, Г и Ц легко отщепляются. Например, при действии фермента рибонуклеазы можно получить мономерные фрагменты и химически связанные при этом гетероциклы.

Что касается химических свойств ДНК, то в воде эта молекула образует вязкие растворы, при нагревании этих растворов или при действии щелочей двойная спираль распадается на две цепи, которые вновь могут объединиться, если вернуть прежние условия.

В слабой кислотной среде происходит гидролиз ДНК, при этом расщепляются фрагменты Р(О) – О – СН2 и образуются мономерные, димерные или тримерные кислоты, из которых была построена молекула ДНК.

Что же касается РНК, то по выполняемым ими функциям различают:

· информационные РНК (и-РНК) осуществлляют синтез белка;

· рибосомные РНК (р-РНК) входят в состав рибосом и выполняют структурную функцию;

· транспортные РНК (т-РНК) обеспечивают доставку аминокислот к месту синтеза белка – к рибосомам.

В качестве генетического материала РНК входят в состав ряда вирусов. Например, вирусы, вызывающие такие опасные заболевания, как грипп и СПИД, являются РНК-содержащими.

Таким образом, к нуклеиновым кислотам относятся ДНК и РНК. ДНК и РНК – это природные биополимеры, построенные остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты состоят из множества нуклеотидов. При определённых условиях для нуклеиновых кислот характерны реакции гидролиза. Основными функциями ДНК и РНК является синтез белков.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *