Принципы строения молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты: комплементарность нуклеотидов

1.

Раздел:
9.3В Молекулярная биология и биохимия
Тема:
Принципы строения молекулы
дезоксирибонуклеиновой кислоты:
комплементарность нуклеотидов

2.

Цель урока:
- описывать строение двойной спирали молекулы
дезоксирибонуклеиновой кислоты;
- научится моделировать молекулу
дезоксирибонуклеиновой кислоты на основе
принципов её строения.
Критерий:
- описывает строение двойной спирали молекулы
дезоксирибонуклеиновой кислоты;
- использует принцип комплементарности;
- определяет материалы для моделирования

3.

нуклеиновые
кислоты
фосфодиэфирная связь
азотистое
основание
комплементарные цепи
пятиуглеродный
сахар
фосфорная
кислота
Ключевые
понятия
сахарофосфатный
остов (мостик)
принцип
комплементарности
комплементарные
нуклеотиды

4.

Открытие нуклеиновых
кислот
История их изучения начинается с
выделением швейцарским химиком
Ф. Мишером (в 1869 г) из ядер клеток
вещества кислотного характера,
названного им нуклеином и получившего
позже название нуклеиновые кислоты.
Ф. Мишер
18441895г.г.

5.

Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты содержатся не только в ядре, где, безусловно,
их больше всего, но и в хлоропластах и митохондриях.

6.

Нуклеотид
Нуклеотид- сложное химическое соединение. Молекула нуклеотида состоит из
трех составных частей: из азотистого основания, пятиуглеродного сахара –
пентозы и остатка фосфорной кислоты.
азотистое
основание
пентоза
остаток
Н3РО4

7.

Виды нуклеиновых кислот
ДНК
азотистое
основание
дезоксири
боза
остаток
Н3РО4
РНК
азотистое
основание
ДНК
остаток
рибоза
Н3РО4
РНК

8.

Азотистые основания
Азотистые основания - это сложные химические вещества циклической
природы, в состав которых, кроме углерода, обязательно входит азот.
Нуклеотиды отличаются только по азотистым основаниям: А- аденин, Ггуанин, Т- тимин, Ц- цитозин, У - урацил
адениловый нуклеотид
гуаниловый нуклеотид
тимидиловый нуклеотид
цитидиловый нуклеотид
У
урациловый нуклеотид

9.

Виды азотистых оснований
Пурины
аденин
гуанин
Пиримидины
тимин
цитозин

10.

Строение нуклеотидов (отличия)
нуклеотид
нуклеотид
в составе
в составе
молекулы ДНК
молекулы ДНК
тимин
дезоксирибоза
фосфорная кислота
рибоза
фосфорная кислота
нуклеотид
в составе
молекулы РНК
урацил

11.

Структура молекулы ДНК
Структура молекулы ДНК
была установлена в 1953
году Джеймсом Уотсоном и
Френсисом Криком в Англии.
Джеймс Уотсон
1928-2008 гг.
Френсис Крик
1916- 2004 гг.

12.

Строение ДНК
Молекула ДНК имеет сложное строение. Она
состоит из двух цепей, которые закручены
спирально и соединены водородными связями
друг с другом по всей длине. Такая структура
свойственна только молекулам ДНК и
называется двойной спиралью.
Связи между нуклеотидами в одной цепи ДНК
осуществляются путем образования
фосфодиэфирных связей между дезоксирибозой
одного нуклеотида и остатком фосфорной
кислоты другого нуклеотида.
Связи между цепями в молекуле ДНК
осуществляется при помощи водородных связей
между азотистыми основаниями, входящими в
состав разных цепей

13.

Принцип комплементарности
В двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в
строго определенном порядке против азотистых оснований другой. Между
аденином и тимином всегда возникают две, а между гуанином и цитозином —
три водородные связи. Азотистые основания одной из цепей соединены с
азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно
принципу комплементарности.
водородные связи

14.

Правило Чаргаффа
Важные закономерности состава ДНК были впервые установлены
профессором Чаргаффом, и они получили название правила Чаргаффа.
1. Число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых оснований.
2. Число А = Т, число Г = Ц
3. (А+Т) + (Г+Ц) = 100%

15.

Благодаря принципу комплементарности можно выяснить
два обстоятельства:
1. Зная последовательность расположения нуклеотидов в одной цепи
ДНК, по принципу комплементарности можно установить нуклеотиды
другой (второй) цепи.
1
цепь
Г
Ц
А
Т
Г
Г
Ц
Ц
А
2
цепь
Ц
Г
Т
А
Ц
Ц
Г
Г
Т

16.

Применение принципа комплементарности:
2. Рассчитать процент содержания азотистых оснований, если известно
одно из них.
Соотношение количества нуклеотидов разных типов и азотистых
оснований в молекуле ДНК определяет правило Чаргаффа (правило
комплементарности). В молекуле ДНК количество аденина равно
количеству тимина, а количество гуанина - количеству цитозина: А =
Т, Г = Ц.
Например, если аденина в ДНК содержится 10%, следовательно, и
комплементарного тимина тоже будет 10%.
Сумма: А (10%) + Т (10%)= 20%.
100 % - 20%=80%
Оставшиеся 80% приходится на цитозин и гуанин.
80% : 2= 40%
Цитозина - 40%, гуанина - 40%.

17.

Схематическое строение ДНК
В норме спираль ДНК закручена вправо.
Шаг общей спирали, включает в себя 10
пар нуклеотидов - 3,4 нм.
Расстояние между парами
комплементарных нуклеотидов - 0,34 нм
Расстояние между витками -3,4 нм
Ширина спирали - 2 нм
Длина
1731 молекулы - до нескольких
сантиметров.
Текстовое
Молекулярный
вес составляет десятки и
описание
сотни миллионов.
В ядре клетки человека общая длина ДНК
до 2м.

18.

Моделирование
Составление молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты

19.

Задание 1
Составьте схему, достроив комплементарную цепь ДНК
1
А
цепь:
2
цепь:
Т
Т
Г
Ц
Г
Г
Ц
Т

20.

Задание 2
Смоделируйте ситуацию. Вам известен процент одного из
типов азотистого основания в конкретной молекуле ДНК.
Возможно ли рассчитать процент всех остальных оснований,
если известно, что: A- 42%

21.

Задание 3
В молекуле ДНК количество цитозина равно 36%.
Каково содержание гуанина, тимина и аденина в ДНК?

22.

Вывод:
Роль хранителя наследственной информации у всех клетокживотных и растений принадлежит ДНК.
Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) состоит из
двух спирально закрученных цепей.
Цепи в молекуле ДНК противоположно направлены.
Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками, а
азотистые основания одной цепи располагаются в строго
определённом порядке напротив азотистых оснований другой
(правило комплементарности).