Нуклеиновые кислоты

1.

Нуклеиновые
кислоты

2.

Превращения белков в
организме

3.

Функции белков
Кератин входит в состав волос,
ногтей, мышц, рогов и перьев.
Коллаген образует сухожилия,
кожу, кости и соединительные
ткани.

4.

Общие сведения
В 1869 г. Иоганом Мишером было обнаружено
новое вещество клетки. Позднее его назвали
ядерными (НУКЛЕИНОВЫМИ, от
Позднее подобные
«нуклеус» - ядро) кислотами.
вещества были
обнаружены в других
частях клетки:
митохондриях и
хлоропластах.

5.

Существует два типа нуклеиновых кислот
• Дезоксирибонуклеиновая
кислота (ДНК), в состав
которой входит углевод дезоксирибоза
• Рибонуклеиновая кислота
(РНК), в состав которой
входит углевод - рибоза.

6.

Местонахождение нуклеиновых
кислот в клетке
• РНК
•ДНК
находится в
находится в
ядре,
ядре,
митохондриях, митохондриях,
пластидах,
пластидах
цитоплазме,
рибосомах

7.

История открытия строения
молекулы ДНК
Ученые Джеймс Уотсон и
Фрэнсис Крик у модели ДНК в
Кавендишской лаборатории
Строение молекулы ДНК было
разгадано в 1953 году учеными
Д.Уотсоном и Ф.Криком при
поддержке физика Мориса Уилкинса
За это открытие им была присвоена
Нобелевская премия в 1962 году.

8.

Химическое строение нуклеиновых
кислот
Нуклеиновые кислоты
являются биополимерами,
мономеры которых –
нуклеотиды.
Каждый нуклеотид состоит
из 3-х частей:
• азотистого основания,
• пентозы –
моносахарида,
• остатка фосфорной
кислоты.
Данное строение
подтверждается
продуктами ступенчатого
гидролиза нуклеиновых кислот.

9.

Нуклеиновые кислоты
ДНК Нуклеотид РНК
Остаток
фосфорной
кислоты
O
Азотистое
основание
β-рибоза
HO P O
OH
β-дезоксирибоза

10.

Азотистые основания
Пиримидиновые
Пуриновые
Аденин
NH2
N
А
N
N
H
N
Гуанин
O
N
N
H
NH
N
NH2
Г
Цитозин
NH2
N
N
H
O
Тимин
Урацил
OO
NH
NH
NN
HH
Ц
OO
ДНК
РНК
У
Т

11.

Нуклеотид ДНК
NH2
основание
4
5
Ортофосфорная
кислота
OH
O
P
OH
NH
3
2
6
O
5*
4*
3*
HO
N
O
O
1
1* N-гликозидная
2*
связь
Дезоксирибоза

12.

Нуклеотид РНК
O
основание
4
5
Ортофосфорная
кислота
OH
O
P
OH
NH
3
2
6
O
5*
4*
N
O
O
1
1* N-гликозидная
3*
2*
HO
OH
связь
рибоза

13.

Основания
Пуриновые
основания
O
NH2
N
8 7
NH
6
5
N
1
2
4
N
9
3
Purine
N
NH
N
NH
N
NH
NH2
Guanine
O
4
N
3
2
6
H3C
N
NH
NH
Pyrimidin
Cytosine
1
N
Adenine
NH2
5
N
O
O
NH
NH
NH
O
Thymine
NH
Uracil
Пиримидиновые основания
O

14.

15.

Нуклеотид
Сложноэфирная
связь
O
HO P O
5’
OH
Фосфат
гликозидная
связь
O
1’
3’
Азотистое основание
(А или Г или Т или Ц
или У)
Пентоза
(рибоза или
дезоксирибоза)
Тимин
Тиминовый нуклеотид

16.

Значение нуклеиновых кислот
Участвуют в
синтезе белков
(матрица)
Хранитель
наследственной
информации
(генетическая
функция)
Передача
наследственной
информации

17.

Строение молекулы ДНК
Представляет
собой двойную
спираль
Каждая нить –
полинуклеотидная цепь
Нити между собой
КОМПЛЕМЕНТАРНЫ,
(дополняют друг друга)
нуклеотиды:
А-Т
Г-Ц

18.

Это надо запомнить!
ДНК двойная цепь
Комплементарность
нуклеотидов: А=Т, Г≡Ц
Длина одного нуклеотида
составляет 0,34 нм
Вес одного нуклеотида
составляет 350

19.

Особенности строения и
значение РНК
РНК –
одноцепочечная
молекула.
Углевод …
Виды РНК
Нуклеотиды …
р-РНК
и-РНК
Находится в ядре и
цитоплазме. Составляет
0,5-1,0% от всей РНК.
Синтезируется на ДНК.
Переносит информацию о
молекуле белка к месту его
синтеза
т-РНК
Находится в цитоплазме.
Составляет 10% от всей
РНК. Осуществляет
транспорт аминокислот к
месту сборки молекулы
белка
Находится в
рибосомах,
составляет ее
часть. Составляет
около 90% от
всей РНК.
Собирает
молекулу белка

20.

Первичная структура нуклеиновых кислот
Первичная структура
представляет собой
цепочки из нуклеотидов,
соединяющихся через
остаток фосфорной
кислоты (фосфодиэфир
ная связь).

21.

Вторичная структура — это две цепи нуклеиновых кислот, соединённые
водородными связями по принципу комплементарности (азотистые
основания находятся внутри этой структуры).
Третичная структура, или же спираль, образуется за счет радикалов
азотистых оснований (образуются водородные дополнительные связи,
которые и сворачивают эту структуру).
Четвертичная структура — это комплексы гистонов и нитей хроматина.

22.

Структура молекулы нуклеотидов
первичная
Чередование
мононуклеотидов
вторичная
Двойная спираль, состоящая из
двух переплетенных
полинуклеотидных цепей
третичная
Пространственное
расположение ДНК и РНК в
виде компактной палочки,
клубка и т.д.

23.

Цепь ДНК
NH2
O
-
А
N
N
P
O
N
HO
O
O
H
3’
NH2
H
H
H
H
O
H
H
H
O
N
N
5’
O-
N
N
N
O
NH2
H
NH2
H
N
N
H
O
P
OH
OH
N
N
O
P
O
O
5’
O
OH
O
3’
H
Ц
3’ –
H
H
H
H
O
H
H
H
OH
O
H
5’-фосфодиэфирная связь
O
H
P
OH
OH
Динуклеотид
O

24.

Пары оснований
Принцип
строения
ДНК
Водородные связи
А=Т
Г=Ц
!

25.

Двойная спираль
От 5’-конца к 3’-концу
5’
Сахарофосфатный
скелет
3’-конец
3’
От 5’-конца к 3’-концу
5’-конец

26.

Принцип комплементарности
Азотистые основания двух полинуклеотидных цепей ДНК
соединяются между собой попарно при помощи водородных
связей (ВС) по принципу комплементарности
(пространственного соответствия друг другу). Пиримидиновое
основание связывается с пуриновым: тимин Т с аденином А
(две ВС), цитозин Ц с гуанином Г (три ВС). Таким образом,
содержание Т равно содержанию А, содержание Ц равно
содержанию Г. Зная последовательность нуклеотидов в одной
цепи ДНК, можно расшифровать строение (первичную
структуру) второй цепи.

27.

Виды и функции РНК
Транспортная РНК(т-РНК). Молекулы т-РНК самые
короткие. Транспортная РНК в основном содержится в
цитоплазме клетки. Функция состоит в переносе аминокислот
в рибосомы, к месту синтеза белка. Из общего содержания
РНК клетки на долю т-РНК приходится около 10%.
Рибосомная РНК (р-РНК). Это самые крупные РНК.
Рибосомная РНК составляет существенную часть структуры
рибосомы. Из общего содержания РНК в клетке на долю рРНК приходится около 90%.
Информационная РНК (и-РНК), или матричная
(м-РНК). Содержится в ядре и цитоплазме. Функция ее
состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к
месту синтеза белка в рибосомах. На долю и-РНК приходится
примерно 0,5—1% от общего содержания РНК клетки.

28.

Свойства ДНК и РНК
• Амфотерность: Основные свойства проявляются за счет
азотистого основания; кислотные – за счет остатка фосфорной
кислоты. Кислотные свойства преобладают, среда в растворах
нуклеиновых кислот – кислотная.
• Молекулы ДНК способны к репликации (удвоению), т.е. могут
обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК,
идентичных исходным
• Молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и
определенным образом синтез белков, специфичных для
организмов данного вида
• НК – могут денатурировать - т.е. утрачивать вторичную
структуру
• НК подвергаются гидролизу:
• Мягкий гидролиз - полинуклеотидная цепь рвётся с
образованием всё более коротких фрагментов, до тех пор пока
не образуются нуклеотиды.
• Полный гидролиз – нуклеотидиды образуют смесь
пиримидиновых и пуриновых оснований, моносахарид
(рибозу или дезоксирибозу) и фосфорную кислоту.

29.

Задача:
ГГГЦАТААЦГЦТ…
ЦЦЦГТАТТГЦГА

30.

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.

31.

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.

32.

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.

33.

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

34.

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

35.

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

36.

Признаки ДНК и РНК
Признаки
СХОДСТВА
РАЗЛИЧИЯ:
1) Сахар
2) Азотистые
основания
ДНК
РНК
Полинуклеотиды, мономеры которых имеют
общий план строения.
дезоксирибоза
аденин - тимин,
цитозин - гуанин
рибоза
аденин – урацил,
цитозин – гуанин
3) Структура
двойная спираль
одноцепочечная молекула
4) Местонахождение
в клетке
ядро, митохондрии и
хлоропласты
цитоплазма, рибосомы
5) Биологические
функции
хранение наследственной
информации и передача ее
из поколения в поколение
участие в матричном
биосинтезе белка на
рибосоме, т.е. реализация
наследственной
информации

37.

Повторение и закрепление знаний:
Вставьте нужные слова:
(рибоза)
1. В составе РНК есть сахар…
(А,Г,Ц,Т)
2. В составе ДНК есть азотистые основания…;
3. И в ДНК, и в РНК есть….;
(А,Г,Ц,сахар, Ф )
4. В ДНК нет азотистого основания…
(У) (Цепочки
5. Структура молекулы РНК в виде…
Нуклеотидов)
6. ДНК в клетках может находиться в …
(В ядре, митохондриях, хлоропластах)
(Участие в синтезе белков)
7. Функции РНК:…
(А,Г,Ц,У)
8. В составе РНК есть азотистые основания…;
9. В составе ДНК есть сахар…;
(дезоксирибоза)
10. В РНК нет азотистого основания…
(Т)
(Двойной спирали)
11. Структура молекулы ДНК в виде…
12. Мономерами ДНК и РНК являются…;
(Нуклеотиды)
13. РНК в клетках может находиться в…
(В ядре, цитоплазме, митохондриях, хлоропластах)
14. Функции ДНК:… (Хранение и передача наслед. информ.)
37

38.

Утверждения правильные или неправильные?
1) В ДНК всегда против тимина находится гуанин. 2) Цепочки ДНК соединены водородными связями. +
3) р-РНК находятся в ядре.
4) в ДНК нет азотистого основания урацил. +
5) в ДНК число гуаниловых оснований равно адениловым
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 тимидиловых оснований равно
адениловым.
+
38

39.

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. Какое отношение имеет ДНК к вопросу, заданному в
начале урока? Благодаря какому свойству ДНК из семян яблони
вырастает яблоня?
вопросы на запоминание и воспроизведение
- вопросы проблемно-поисковые
- вопросы творческого характера
39

40.

Спасибо
за
внимание