Нуклеиновые кислоты. ДНК. РНК. Генетический код

1.

Тема: «Нуклеиновые кислоты.
ДНК. РНК.
Генетический код.»

2. План занятия

1. Общая характеристика нуклеиновых кислот (НК)
2. Функции НК
3. Строение НК
4. Строение ДНК
5. Принцип комплементарности
6. Репликация ДНК
7. Строение РНК
8. Виды РНК
9. Транскрипция и трансляция
10.Функции РНК
11.Генетический код

3.

Нуклеиновые кислоты содержатся
абсолютно во всех клетках — как
у живых организмов, так и у вирусов.
«Нуклео» — ядро -т.е. это вещества,
содержащиеся главным образом в
ядрах
клеток
эукариотических
организмов,
но
так
же
могут
содержатся и в других органоидах; в
прокариотческих организмах и у
вирусов
нуклеиновые
кислоты
располагаются в цитоплазме.

4. Открытие нуклеиновых кислот

Открыты во второй
половине 19 века
швейцарским
биохимиком Ф.
Мишером
Впервые
обнаружены в ядре
(«нуклеус» - ядро)

5. Функции нуклеиновых кислот

ДНК
отвечает
именно
за
«идентификацию»
и
передачу
наследственной
информации.
Функции РНК немного отличаются —
она
отвечает
за
производство
белка — в организмах — эукариотах и
бактерий
и
за
наследственную
информацию
—
в
клетках
некоторых вирусов (РНК-вирусы).

6. Нуклеиновые кислоты бывают двух типов: ДНК и РНК

Нуклеиновые кислоты бывают двух
типов: ДНК и РНК
ДНК
Азотистое
основание
(А, Г, Ц, У)
Углевод –
рибоза
Остаток
ФК
Азотистое
Основание
(А, Г, Ц, Т)
Углевод –
дезоксирибоза
Остаток
ФК
РНК

7. Строение нуклеиновых кислот

Нуклеотид
химическое
соединение остатков трех веществ:
азотистого основания, углевода,
фосфорной кислоты.
Азотистые
основания
четырех
типов: А-аденин
Г-гуанин
Ц- цитозин
Т- тимин
У- урацил

8. Строение нуклеиновых кислот

Азотистые основания
ДНК:
А — аденин, Т — тимин,
Ц — цитозин, Г —гуанин
Азотистые основания
РНК:
А — аденин, У —урацил,
Ц — цитозин, Г —гуанин

9.

10. Модель ДНК

1853 г. – создание
модели ДНК

11. Строение ДНК

ДНК
представляет
собой
двойную
спираль. Ее молекула образована двумя
полинуклеотидными цепями, спирально
закрученными друг около друга, и вместе
вокруг воображаемой оси.
Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм,
шаг
общей
спирали,
на
который
приходится 10 пар нуклеотидов — 3,4 нм.
Длина молекулы — до нескольких
сантиметров.
Молекулярный масса составляет десятки
и сотни миллионов. В ядре клетки
человека общая длина ДНК около 1-2 м.

12.

13. Соединение нуклеотидов

14. Строение ДНК

Азотистые основания входят в состав
каждой спирали. А вот друг с другом эти
«полосочки»
держатся
за
счет межмолекулярных, водородных
связей, которые возникают строго между
определенными
участками!
Каждое
основание на одной из цепей связывается
с одним определённым основанием на
второй цепи.
Аденин
образует
связи
только
с тимином,цитозин — с гуанином.

15. Строение ДНК

Против одной цепи нуклеотидов
располагается вторая цепь.
Полинуклеотидные цепи в молекуле
ДНК удерживаются друг около
друга благодаря возникновению
водородных связей между
азотистыми основаниями
нуклеотидов, располагающихся
друг против друга.

16. Принцип комплементарности

Комплементарность
способность
нуклеотидов
к
избирательному
соединению друг с другом.
Комплиментарные структуры подходят
друг к другу как «ключ с замком»
То есть аденин комплементарен
тимину и между ними две
водородные связи, а гуанин —
цитозину (три водородные связи).
(А+Т)+(Г+Ц)=100%

17. Что изображено на рисунке?

18.

Благодаря
принципу
комплементарности репликация ДНК
создает практически точную копию
исходной молекулы.
Благодаря
этому
новые
образующиеся
клетки
идентичны
материнским.

19. Задача:

ГГГЦАТААЦГЦТ…
ЦЦЦГТАТТГЦГА

20. Репликация ДНК

При
делении
клетки
происходит самовоспро
изведение
ДНК
—
репликация — каждая
дочерняя
клетка
получает
копию
материнской ДНК. Это и
есть основная функция
этой
нуклеиновой
кислоты — передача
наследственной
информации.

21. Этапы процесса репликации:

Сначала молекула ДНК «расшнуровывается» —
цепи молекулы расплетаются (разрываются
достаточно
непрочные
водородные
связи)
специальным ферментом — хеликазой. Теперь
каждая цепочка будет служить своеобразной
матрицей, на которой будет синтезироваться
новая линия
Другой фермент — ДНК-полимераза
—
«прикрепляет» новые нуклеотиды к матрице по
принципу комплементарности — к аденину —
тимин, к цитозину — гуанин.
Как только процесс заканчивается, новые
дочерние молекулы расходятся и скручиваются
в спираль. Каждая «уезжает» в новую
дочернюю клетку.

22. Скорость репликации молекулы ДНК — 750 нуклеотидов в секунду!

23. Строение РНК

Молекула РНК не менее важная
составляющая любого организма, она
присутствует и в клетках прокариот, и
в клетках эукариот, и у
некоторых вирусов (РНК-содержащие
вирусы).
структура молекулы РНК — это
одноцепочечная молекула и содержит
4 вида азотистых оснований:
А, У, Ц и Г

24. Виды РНК

В клетке имеется три вида РНК. Все они участвуют
в синтезе белка.
Информационная или матричная — и- (м-)
РНК — доставляет информацию о структуре
белка от ДНК к рибосомам — к месту синтеза
белка. (Находятся в ядре и
цитоплазме эукариотических клеток)
Транспортная РНК — т-РНК — переносит
аминокислоты к месту синтеза белка — в
рибосомы
Рибосомная РНК — р-РНК- входит в состав
рибосом — составляет 50% ее структуры

25. Транскрипция и Трансляция

Транскрипция — процесс синтеза РНК
с использованием ДНК в качестве
матрицы, происходящий во всех живых
клетках. Другими словами, это перенос
генетической информации с ДНК на
РНК.

26.

Соответственно, РНК каждого организма так
же
уникальна.
Образующаяся
и(информационная)
РНК
комплементарна
одной цепи ДНК. Как и в случае ДНК,
«помогает» транскрипции фермент РНК —
полимераза. Так же как и в репликации
ДНК,
процесс
начинается
с
инициации
(=начало),
потом
идет
пролонгация
(=удлинение,
продолжение)
и
заканчивается
терминацией
(=обрыв,
окончание).
По окончании процесса и-РНК выходит
из ядра в цитоплазму.

27.

28. Трансляция

Трансляция — процесс очень
сложный и похож на хорошо
отработанную
автоматическую
хирургическую операцию.
Главное
назначение
этого
процесса
—
обеспечить
организм белком.

29.

молекула и-РНК выходит из ядра в цитоплазму и
соединяется с рибосомой.
В
этот
момент
аминокислоты
цитоплазмы
активизируется, но есть одно «но» — напрямую и-РНК и
аминокислоты не могут взаимодействовать. Им нужен
«переходник»
Таким переходником становится т- РНК. Каждой
аминокислоте соответствует своя т-РНК. У т-РНК есть
специальная тройка нуклеотидов (антикодон), которая
комплементарна определенному участку и-РНК, и она
«пристраивает» аминокислоту к этому определенному
участку.
Рибосома, в свою очередь, с помощью специальных
ферментов образует полипептидную связь между
этими аминокислотами — рибосома движется вдоль иРНК
как
бегунок
вдоль
застежки-змейки.
Полипептидная цепь растет, пока рибосома не дойдет
до кодона (3 аминокислоты), который соответствует
сигналу «СТОП». Тогда цепь обрывается, белок выходит
из рибосомы.

30.

1 — малая субъединица
2 — и-РНК
3 — т-РНК
4 — аминокислота
5 — большая
субъединица
6 — мембрана
эндоплазматической
сети
7 — синтезируемая
полипептидная цепь.

31. Функции РНК

Основная функция молекулы РНК —
синтез
белка
в
организме
—
важнейший процесс пластического
обмена (ассимиляции).

32. Генетический код

Генетический код — свойственный
всем
живым
организмам
способ
кодирования
аминокислотной
последовательности
белков
при
помощи
последовательности
нуклеотидов.

33. Генетический код

Наследственная информация записана в
молекулах НК в виде последовательности
нуклеотидов.
Определенные
участки
молекулы ДНК и РНК (у вирусов и фагов)
содержат информацию о первичной
структуре одного белка и называются
генами.
1 ген = 1 молекула белка

34.

Одна аминокислота
закодирована тремя
нуклеотидами (один
кодон).
АЦТ
АГЦ
ГАТ
Триплет, кодон
ген
АК1
Пример: АК триптофан
закодирована в РНК
УГГ, в ДНК - АЦЦ.
АК2
белок
АК3

35.

Имеется 64 кодона:
А
Т
Ц
Г
43
61 кодон кодирует 20
(21) аминокислот, три
кодона являются
знаками препинания:
кодоны-терминаторы
УАА, УАГ, УГА (в РНК).

36.     Свойства генетического кода

Свойства генетического кода
Триплетность — значащей единицей кода является
сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).
Непрерывность — между триплетами нет знаков
препинания,
то
есть
информация
считывается
непрерывно.
Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не
может входить одновременно в состав двух или более
триплетов.
Однозначность (специфичность) — определённый
кодон соответствует только одной аминокислоте .
Вырожденность (избыточность) — одной и той же
аминокислоте
может
соответствовать
несколько
кодонов.
Универсальность — генетический код работает
одинаково в организмах разного уровня сложности —
от вирусов до человека

37.  Таблица «Генетического кода»

Таблица «Генетического кода»
Учебник, страница 60

38.

Генетический код универсален для
всех живых организмов! Потому что
основан он на аминокислотах. А
они, так же как и белки — основа
жизни на Земле.
По сути, РНК — это «Мост» между
геном (кодонами) и белком.

39.

Домашнее задание:
параграф 14-16,
Стр.64, задания №2,3 – ответить
письменно в тетради