§6. Nukleīnskābes. ATP. Lekcija Nukleīnskābes. ATP nukleīnskābes Kādi monomēri veido ATP molekulu

Turpinājums. Skatīt Nr. 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Bioloģijas stundas dabaszinību stundās

Uzlabotā plānošana, 10. klase

19. nodarbība

Aprīkojums: vispārīgās bioloģijas tabulas, ATP molekulas uzbūves diagramma, plastmasas un enerģijas apmaiņas attiecību diagramma.

I. Zināšanu pārbaude

Bioloģiskā diktāta vadīšana "Dzīvās vielas organiskie savienojumi"

Skolotājs nolasa tēzes zem cipariem, skolēni pieraksta kladē to darbu numurus, kas pēc satura atbilst viņu versijai.

1. variants – olbaltumvielas.
2. variants – ogļhidrāti.
3. variants – lipīdi.
4. variants – nukleīnskābes.

1. Tīrā veidā tie sastāv tikai no C, H, O atomiem.

2. Papildus C, H, O atomiem tie satur N un parasti S atomus.

3. Papildus C, H, O atomiem tie satur N un P atomus.

4. Tiem ir salīdzinoši maza molekulmasa.

5. Molekulmasa var būt no tūkstošiem līdz vairākiem desmitiem un simtiem tūkstošu daltonu.

6. Lielākie organiskie savienojumi ar molekulmasu līdz vairākiem desmitiem un simtiem miljonu daltonu.

7. Tiem ir dažāda molekulmasa – no ļoti mazas līdz ļoti lielai, atkarībā no tā, vai viela ir monomērs vai polimērs.

8. Sastāv no monosaharīdiem.

9. Sastāv no aminoskābēm.

10. Sastāv no nukleotīdiem.

11. Tie ir augstāko esteri taukskābes.

12. Pamatstruktūrvienība: "slāpekļa bāze - pentoze - fosforskābes atlikums".

13. Pamatstruktūrvienība: "aminoskābes".

14. Pamatstruktūrvienība: "monosaharīds".

15. Pamatstruktūrvienība: "glicerīns-taukskābe".

16. Polimēru molekulas tiek veidotas no tiem pašiem monomēriem.

17. Polimēru molekulas tiek veidotas no līdzīgiem, bet ne gluži identiskiem monomēriem.

18. Nav polimēri.

19. Tie pilda gandrīz tikai enerģijas, celtniecības un uzglabāšanas funkcijas, atsevišķos gadījumos - aizsargājošas.

20. Papildus enerģētikai un būvniecībai tie veic katalītisko, signālu, transportēšanas, piedziņas un aizsardzības funkcija;

21. Tās uzglabā un nodod šūnas un ķermeņa iedzimtās īpašības.

1. iespēja – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
2. iespēja – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
3. iespēja – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
4. iespēja– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

II. Jauna materiāla apgūšana

1. Adenozīna trifosforskābes struktūra

Papildus olbaltumvielām, nukleīnskābēm, taukiem un ogļhidrātiem dzīvās vielās tiek sintezēts liels skaits citu organisko savienojumu. Starp tiem svarīga loma šūnas bioenerģētikā ir adenozīna trifosfāts (ATP). ATP ir atrodams visās augu un dzīvnieku šūnās. Šūnās adenozīna trifosforskābe visbiežāk atrodas sāļu veidā, ko sauc adenozīna trifosfāti. ATP daudzums svārstās un ir vidēji 0,04% (vidēji šūnā ir aptuveni 1 miljards ATP molekulu). Lielākais ATP daudzums ir atrodams skeleta muskuļos (0,2–0,5%).

ATP molekula sastāv no slāpekļa bāzes – adenīna, pentozes – ribozes un trīs fosforskābes atlikumiem, t.i. ATP ir īpašs adenila nukleotīds. Atšķirībā no citiem nukleotīdiem, ATP satur nevis vienu, bet trīs fosforskābes atlikumus. ATP attiecas uz makroerģiskām vielām - vielām, kuru saitēs ir liels enerģijas daudzums.

ATP molekulas telpiskais modelis (A) un strukturālā formula (B).

No ATP sastāva ATPāzes enzīmu ietekmē tiek atdalīts fosforskābes atlikums. ATP ir spēcīga tendence atdalīt savu terminālo fosfātu grupu:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

jo tas noved pie enerģētiski nelabvēlīgās elektrostatiskās atgrūšanās izzušanas starp blakus esošajiem negatīvajiem lādiņiem. Iegūtais fosfāts tiek stabilizēts, veidojot enerģētiski labvēlīgas ūdeņraža saites ar ūdeni. Uzlādes sadalījums ADP + Fn sistēmā kļūst stabilāks nekā ATP. Šīs reakcijas rezultātā atbrīvojas 30,5 kJ (pārraujot parasto kovalento saiti, atbrīvojas 12 kJ).

Lai uzsvērtu fosfora-skābekļa saites augsto enerģijas "izmaksu" ATP, pieņemts to apzīmēt ar zīmi ~ un saukt par makroenerģētisko saiti. Kad tiek atdalīta viena fosforskābes molekula, ATP tiek pārvērsta par ADP (adenozīndifosforskābi), un, ja tiek atdalītas divas fosforskābes molekulas, tad ATP tiek pārveidots par AMP (adenozīnmonofosforskābi). Trešā fosfāta šķelšanos pavada tikai 13,8 kJ izdalīšanās, tāpēc ATP molekulā ir tikai divas makroerģiskās saites.

2. ATP veidošanās šūnā

ATP piegāde šūnā ir neliela. Piemēram, muskulī ATP rezerves pietiek 20–30 kontrakcijām. Bet muskuļi var strādāt stundām ilgi un radīt tūkstošiem kontrakciju. Tāpēc līdz ar ATP sadalīšanos līdz ADP šūnā nepārtraukti jānotiek reversajai sintēzei. Ir vairāki ceļi ATP sintēzei šūnās. Iepazīsimies ar viņiem.

1. anaerobā fosforilēšana. Fosforilēšana ir ATP sintēzes process no ADP un zemas molekulmasas fosfāta (Pn). Šajā gadījumā mēs runājam par bezskābekļa organisko vielu oksidācijas procesiem (piemēram, glikolīze ir bezskābekļa glikozes oksidēšanās process par pirovīnskābe). Apmēram 40% no šo procesu laikā atbrīvotās enerģijas (apmēram 200 kJ / mol glikozes) tiek tērēti ATP sintēzei, bet pārējā daļa tiek izkliedēta siltuma veidā:

C6H12O6 + 2ADP + 2Fn -> 2C 3H4O3 + 2ATP + 4H.

2. Oksidatīvā fosforilēšana- tas ir ATP sintēzes process, pateicoties organisko vielu oksidācijas enerģijai ar skābekli. Šis process tika atklāts pagājušā gadsimta trīsdesmito gadu sākumā. 20. gadsimts V.A. Engelhards. Organisko vielu oksidācijas procesi ar skābekļa palīdzību notiek mitohondrijās. Apmēram 55% no šajā gadījumā atbrīvotās enerģijas (apmēram 2600 kJ / mol glikozes) tiek pārvērsti ATP ķīmisko saišu enerģijā, un 45% tiek izkliedēti siltuma veidā.

Oksidatīvā fosforilācija ir daudz efektīvāka nekā anaerobās sintēzes: ja glikolīzes laikā glikozes molekulas sadalīšanās laikā tiek sintezētas tikai 2 ATP molekulas, tad oksidatīvās fosforilēšanas laikā veidojas 36 ATP molekulas.

3. Fotofosforilēšana- ATP sintēzes process saules gaismas enerģijas dēļ. Šis ATP sintēzes ceļš ir raksturīgs tikai šūnām, kas spēj veikt fotosintēzi (zaļie augi, zilaļģes). Saules gaismas kvantu enerģiju fotosintēze izmanto fotosintēzes gaismas fāzē ATP sintēzei.

3. ATP bioloģiskā nozīme

ATP ir vielmaiņas procesu centrā šūnā, kas ir saikne starp bioloģiskās sintēzes un sabrukšanas reakcijām. ATP lomu šūnā var salīdzināt ar akumulatora lomu, jo ATP hidrolīzes laikā tiek atbrīvota enerģija, kas nepieciešama dažādiem dzīvības procesiem ("izlāde"), un fosforilēšanās ("uzlādes") procesā. , ATP atkal sevī uzkrāj enerģiju.

Pateicoties ATP hidrolīzes laikā izdalītajai enerģijai, šūnā un ķermenī notiek gandrīz visi dzīvībai svarīgie procesi: nervu impulsi, vielu biosintēze, muskuļu kontrakcijas, vielu transportēšana u.c.

III. Zināšanu nostiprināšana

Bioloģisko problēmu risināšana

Uzdevums 1. Ātri skrienot mēs bieži elpojam, ir pastiprināta svīšana. Izskaidrojiet šīs parādības.

2. uzdevums. Kāpēc salstoši cilvēki aukstumā sāk stutēt un lēkāt?

3. uzdevums. Plaši pazīstamajā I. Ilfa un E. Petrova darbā "Divpadsmit krēsli" starp daudziem. noderīgi padomi jūs varat arī atrast šo: "Elpojiet dziļi, jūs esat satraukti." Mēģiniet pamatot šo padomu no organismā notiekošo enerģētisko procesu viedokļa.

IV. Mājasdarbs

Sāciet gatavoties ieskaitei un ieskaitiet (diktējiet testa jautājumus - skatiet 21. nodarbību).

20. nodarbība

Aprīkojums: tabulas par vispārējo bioloģiju.

I. Sadaļas zināšanu vispārināšana

Studentu darbs ar jautājumiem (individuāli) ar sekojošu pārbaudi un diskusiju

1. Sniedziet piemērus organiskiem savienojumiem, kas ietver oglekli, sēru, fosforu, slāpekli, dzelzi, mangānu.

2. Kā pēc jonu sastāva atšķirt dzīvu šūnu no mirušas?

3. Kādas vielas atrodas šūnā nešķīstošā veidā? Kādus orgānus un audus tie ietver?

4. Sniedziet makroelementu piemērus, kas iekļauti enzīmu aktīvajos centros.

5. Kādi hormoni satur mikroelementus?

6. Kāda ir halogēnu loma cilvēka organismā?

7. Ar ko proteīni atšķiras no mākslīgajiem polimēriem?

8. Kāda ir atšķirība starp peptīdiem un proteīniem?

9. Kā sauc proteīnu, kas ir daļa no hemoglobīna? No cik apakšvienībām tas sastāv?

10. Kas ir ribonukleāze? Cik daudz aminoskābju tajā ir? Kad tas tika mākslīgi sintezēts?

11. Kāpēc ķīmisko reakciju ātrums bez fermentiem ir zems?

12. Kādas vielas olbaltumvielas transportē caur šūnu membrānu?

13. Kā antivielas atšķiras no antigēniem? Vai vakcīnas satur antivielas?

14. Kādas vielas organismā sadala olbaltumvielas? Cik daudz enerģijas izdalās šajā gadījumā? Kur un kā tiek neitralizēts amonjaks?

15. Sniedziet peptīdu hormonu piemēru: kā tie piedalās šūnu vielmaiņas regulēšanā?

16. Kāda ir cukura struktūra, ar kuru mēs dzeram tēju? Kādus citus trīs šīs vielas sinonīmus jūs zināt?

17. Kāpēc pienā esošie tauki nesavācas virspusē, bet ir suspensijā?

18. Kāda ir DNS masa somatisko un dzimumšūnu kodolā?

19. Cik daudz ATP cilvēks lieto dienā?

20. No kādiem proteīniem cilvēki izgatavo drēbes?

Aizkuņģa dziedzera ribonukleāzes primārā struktūra (124 aminoskābes)

II. Mājasdarbs.

Turpiniet gatavošanos testam un pārbaudi sadaļā "Dzīvības ķīmiskā organizācija".

21. nodarbība

I. Mutiskas pārbaudes veikšana uz jautājumiem

1. Šūnas elementārais sastāvs.

2. Organogēno elementu raksturojums.

3. Ūdens molekulas uzbūve. Ūdeņraža saite un tās nozīme dzīvības "ķīmijā".

4. Ūdens īpašības un bioloģiskās funkcijas.

5. Hidrofilās un hidrofobās vielas.

6. Katjoni un to bioloģiskā nozīme.

7. Anjoni un to bioloģiskā nozīme.

8. Polimēri. bioloģiskie polimēri. Atšķirības starp periodiskiem un neperiodiskiem polimēriem.

9. Lipīdu īpašības, to bioloģiskās funkcijas.

10. Ogļhidrātu grupas, kas atšķiras pēc struktūras pazīmēm.

11. Ogļhidrātu bioloģiskās funkcijas.

12. Olbaltumvielu elementārais sastāvs. Aminoskābes. Peptīdu veidošanās.

13. Olbaltumvielu primārās, sekundārās, terciārās un kvartārās struktūras.

14. Olbaltumvielu bioloģiskā funkcija.

15. Atšķirības starp fermentiem un nebioloģiskajiem katalizatoriem.

16. Fermentu uzbūve. Koenzīmi.

17. Fermentu darbības mehānisms.

18. Nukleīnskābes. Nukleotīdi un to uzbūve. Polinukleotīdu veidošanās.

19. E.Šargafa noteikumi. Komplementaritātes princips.

20. Divpavedienu DNS molekulas veidošanās un tās spiralizācija.

21. Šūnu RNS klases un to funkcijas.

22. Atšķirības starp DNS un RNS.

23.DNS replikācija. Transkripcija.

24. ATP struktūra un bioloģiskā loma.

25. ATP veidošanās šūnā.

II. Mājasdarbs

Turpiniet gatavošanos testam sadaļā "Dzīvības ķīmiskā organizācija".

22. nodarbība

I. Rakstiskas pārbaudes veikšana

1. iespēja

1. Ir trīs veidu aminoskābes - A, B, C. Cik var uzbūvēt polipeptīdu ķēdes variantus, kas sastāv no piecām aminoskābēm. Norādiet šīs opcijas. Vai šiem polipeptīdiem būs tādas pašas īpašības? Kāpēc?

2. Visas dzīvās būtnes galvenokārt sastāv no oglekļa savienojumiem, un silīcijs, oglekļa analogs, kura saturs zemes garozā ir 300 reizes vairāk nekā oglekļa, ir sastopams tikai ļoti nedaudzos organismos. Izskaidrojiet šo faktu, ņemot vērā šo elementu atomu struktūru un īpašības.

3. ATP molekulas, kas marķētas ar radioaktīvo 32P pēdējā, trešajā fosforskābes atlikumā, tika ievadītas vienā šūnā, un ATP molekulas, kas marķētas ar 32P pirmajā atliekā, kas ir vistuvāk ribozei, tika ievadītas citā šūnā. Pēc 5 minūtēm abās šūnās tika mērīts neorganiskā fosfāta jonu saturs, kas marķēts ar 32P. Kur tas būs ievērojami augstāks?

4. Pētījumi liecina, ka 34% no kopējā šīs mRNS nukleotīdu skaita ir guanīns, 18% ir uracils, 28% ir citozīns un 20% ir adenīns. Nosakiet divpavedienu DNS slāpekļa bāzu procentuālo sastāvu, no kuriem norādītā mRNS ir atlieta.

2. iespēja

1. Tauki veido "pirmo rezervi" enerģijas metabolismā un tiek izmantoti, kad ogļhidrātu rezerves ir izsmeltas. Tomēr skeleta muskuļos, glikozes un taukskābju klātbūtnē, pēdējās tiek izmantotas lielākā mērā. Olbaltumvielas kā enerģijas avots vienmēr tiek izmantotas tikai kā pēdējais līdzeklis, kad organisms cieš no bada. Izskaidrojiet šos faktus.

2. Smago metālu (dzīvsudraba, svina u.c.) un arsēna jonus viegli saistās ar proteīnu sulfīdu grupām. Zinot šo metālu sulfīdu īpašības, paskaidrojiet, kas notiek ar olbaltumvielām, ja to apvieno ar šiem metāliem. Kāpēc smagie metāli ir indīgi ķermenim?

3. Vielas A oksidēšanās reakcijā vielā B izdalās 60 kJ enerģijas. Cik daudz ATP molekulu var maksimāli sintezēt šajā reakcijā? Kā tiks izmantota pārējā enerģija?

4. Pētījumi liecina, ka 27% no kopējā šīs mRNS nukleotīdu skaita ir guanīns, 15% ir uracils, 18% ir citozīns un 40% ir adenīns. Nosakiet divpavedienu DNS slāpekļa bāzu procentuālo sastāvu, no kuriem norādītā mRNS ir atlieta.

Turpinājums sekos

Uz nukleīnskābes ietver augsta polimēra savienojumus, kas hidrolīzes laikā sadalās purīna un pirimidīna bāzēs, pentozē un fosforskābē. Nukleīnskābes satur oglekli, ūdeņradi, fosforu, skābekli un slāpekli. Ir divas nukleīnskābju klases: ribonukleīnskābes (RNS) un dezoksiribonukleīnskābes (DNS).

DNS struktūra un funkcijas

DNS- polimērs, kura monomēri ir dezoksiribonukleotīdi. DNS molekulas telpiskās struktūras modeli dubultspirāles formā 1953. gadā ierosināja J. Vatsons un F. Kriks (šī modeļa izveidei viņi izmantoja M. Vilkinsa, R. Franklina, E. Chargaff).

DNS molekula ko veido divas polinukleotīdu ķēdes, kas spirāli savītas viena ap otru un kopā ap iedomātu asi, t.i. ir dubultspirāle (izņēmums - dažiem DNS saturošiem vīrusiem ir vienpavedienu DNS). DNS dubultspirāles diametrs ir 2 nm, attālums starp blakus esošajiem nukleotīdiem ir 0,34 nm, un vienā spirāles apgriezienā ir 10 nukleotīdu pāri. Molekulas garums var sasniegt vairākus centimetrus. Molekulmasa - desmitiem un simtiem miljonu. Kopējais DNS garums cilvēka šūnas kodolā ir aptuveni 2 m.Eukariotu šūnās DNS veido kompleksus ar olbaltumvielām un tai ir specifiska telpiskā konformācija.

DNS monomērs - nukleotīds (dezoksiribonukleotīds)- sastāv no trīs vielu atliekām: 1) slāpekļa bāzes, 2) piecu oglekļa monosaharīda (pentozes) un 3) fosforskābes. Nukleīnskābju slāpekļa bāzes pieder pie pirimidīnu un purīnu klasēm. DNS pirimidīna bāzes(molekulā ir viens gredzens) - timīns, citozīns. Purīna bāzes(ir divi gredzeni) - adenīns un guanīns.

DNS nukleotīda monosaharīdu attēlo dezoksiriboze.

Nukleotīda nosaukums ir atvasināts no atbilstošās bāzes nosaukuma. Nukleotīdi un slāpekļa bāzes ir apzīmētas ar lielajiem burtiem.

slāpekļa bāze	Nukleotīda nosaukums	Apzīmējums
adenīns	Adenils	A (A)
Guanīns	Guanils	G (G)
Timins	timidils	T(T)
Citozīns	Cytidyl	C (C)

Nukleotīdu kondensācijas reakciju rezultātā veidojas polinukleotīdu ķēde. Šajā gadījumā starp viena nukleotīda dezoksiribozes atlikuma 3" oglekli un otra nukleotīda fosforskābes atlikumu, fosfoētera saite(pieder stipro kovalento saišu kategorijai). Viens polinukleotīdu ķēdes gals beidzas ar 5 "oglekļa galu (to sauc par 5" galu), otrs beidzas ar 3 "oglekļa (3" galu).

Pret vienu nukleotīdu ķēdi ir otrā ķēde. Nukleotīdu izvietojums šajās divās ķēdēs nav nejaušs, bet stingri noteikts: timīns vienmēr atrodas pretī vienas ķēdes adenīnam otrā ķēdē, bet citozīns vienmēr atrodas pretī guanīnam, starp adenīnu un timīnu rodas divas ūdeņraža saites, trīs ūdeņraži. saites starp guanīnu un citozīnu. Tiek saukts modelis, saskaņā ar kuru dažādu DNS virkņu nukleotīdi ir stingri sakārtoti (adenīns - timīns, guanīns - citozīns) un selektīvi kombinējas savā starpā. komplementaritātes principu. Jāpiebilst, ka Dž. Vatsons un F. Kriks komplementaritātes principu saprata pēc E. Šargafa darbu izlasīšanas. E. Šargafs, izpētījis milzīgu skaitu audu un orgānu paraugu dažādi organismi, konstatēja, ka jebkurā DNS fragmentā guanīna atlieku saturs vienmēr precīzi atbilst citozīna saturam, bet adenīns - timīnam ( "Čargafa likums"), taču viņš nevarēja izskaidrot šo faktu.

No komplementaritātes principa izriet, ka vienas ķēdes nukleotīdu secība nosaka otras ķēdes nukleotīdu secību.

DNS pavedieni ir antiparalēli (pretēji), t.i. dažādu ķēžu nukleotīdi atrodas pretējos virzienos, un tāpēc pretī 3 "vienas ķēdes galam ir otras ķēdes 5" gals. DNS molekulu dažreiz salīdzina ar spirālveida kāpnēm. Šo kāpņu "margas" ir cukura-fosfāta mugurkauls (dezoksiribozes un fosforskābes pārmaiņus paliekas); "soļi" ir komplementāras slāpekļa bāzes.

DNS funkcija- iedzimtas informācijas glabāšana un pārraide.

DNS replikācija (reduplikācija).

- pašdubultošanās process, galvenā DNS molekulas īpašība. Replikācija pieder pie matricas sintēzes reakciju kategorijas un ietver fermentus. Enzīmu ietekmē DNS molekula atritinās, un ap katru virkni, kas darbojas kā šablons, tiek pabeigta jauna virkne saskaņā ar komplementaritātes un pretparalēlisma principiem. Tādējādi katrā meitas DNS viena virkne ir mātes virkne, bet otrā virkne ir tikko sintezēta. Šo sintēzes veidu sauc puskonservatīvs.

"Būvmateriāls" un enerģijas avots replikācijai ir dezoksiribonukleozīdu trifosfāti(ATP, TTP, GTP, CTP), kas satur trīs fosforskābes atlikumus. Kad dezoksiribonukleozīdu trifosfāti ir iekļauti polinukleotīdu ķēdē, tiek atdalīti divi fosforskābes gala atlikumi, un atbrīvotā enerģija tiek izmantota, lai izveidotu fosfodiestera saiti starp nukleotīdiem.

Replikācijā ir iesaistīti šādi fermenti:

helikāzes ("atritināt" DNS);
destabilizējoši proteīni;
DNS topoizomerāzes (sagriezta DNS);
DNS polimerāzes (izvēlas dezoksiribonukleozīdu trifosfātus un komplementāri pievieno tos DNS šablona ķēdei);
RNS primāzes (veido RNS praimerus, praimerus);
DNS ligāzes (sašuj DNS fragmentus kopā).

Ar helikāžu palīdzību noteiktos reģionos DNS tiek savīta, vienpavedienu DNS reģionus saista destabilizējoši proteīni un replikācijas dakša. Ar 10 nukleotīdu pāru neatbilstību (viens spirāles apgrieziens) DNS molekulai ir jāpabeidz pilnīgs apgrieziens ap savu asi. Lai novērstu šo rotāciju, DNS topoizomerāze sagriež vienu DNS virkni, ļaujot tai griezties ap otro virkni.

DNS polimerāze var pievienot nukleotīdu tikai iepriekšējā nukleotīda dezoksiribozes 3" ogleklim, tāpēc šis enzīms spēj pārvietoties gar šablona DNS tikai vienā virzienā: no šīs šablona DNS 3" gala līdz 5" galam. Tā kā mātes DNS ķēdes ir antiparalēlas, tad uz tās dažādajām ķēdēm meitas polinukleotīdu ķēžu montāža notiek dažādos veidos un pretējos virzienos. 3 "–5" ķēdē meitas polinukleotīdu ķēdes sintēze norit bez pārtraukuma; šo meitas ķēdi sauks vadošais. Uz ķēdes 5 "–3" - ar pārtraukumiem, fragmentos ( Okazaki fragmenti), kas pēc replikācijas pabeigšanas ar DNS ligāzēm tiek sapludināti vienā virknē; šī bērnu ķēde tiks saukta atpaliek (atpaliek).

DNS polimerāzes iezīme ir tāda, ka tā var sākt savu darbu tikai ar "sēklas" (gruntējums). "Sēklu" lomu veic īsas RNS sekvences, kas izveidotas, piedaloties RNS primāzes enzīmam un savienotas pārī ar šablona DNS. RNS praimeri tiek noņemti pēc polinukleotīdu ķēžu montāžas pabeigšanas.

Replikācija notiek līdzīgi prokariotos un eikariotos. DNS sintēzes ātrums prokariotos ir par vienu pakāpi augstāks (1000 nukleotīdi sekundē) nekā eikariotos (100 nukleotīdi sekundē). Replikācija sākas vienlaicīgi vairākos DNS molekulas reģionos. DNS gabals no viena replikācijas sākuma līdz otram veido replikācijas vienību - replikons.

Replikācija notiek pirms šūnu dalīšanās. Pateicoties šai DNS spējai, tiek veikta iedzimtas informācijas pārnešana no mātes šūnas uz meitas šūnām.

Remonts ("remonts")

kompensācijas ir DNS nukleotīdu secības bojājumu labošanas process. To veic īpašas šūnas enzīmu sistēmas ( remonta fermenti). DNS struktūras atjaunošanas procesā var izdalīt šādus soļus: 1) DNS labojošās nukleāzes atpazīst un noņem bojāto vietu, kā rezultātā DNS ķēdē rodas sprauga; 2) DNS polimerāze aizpilda šo robu, kopējot informāciju no otrās (“labās”) virknes; 3) DNS ligāze “šķērssaina” nukleotīdus, pabeidzot remontu.

Visvairāk pētīti trīs remonta mehānismi: 1) fotoreparācija, 2) akcīzes jeb pirmsreplikācijas remonts, 3) pēcreplikācijas remonts.

DNS struktūras izmaiņas šūnā notiek pastāvīgi reaktīvo metabolītu, ultravioletā starojuma, smago metālu un to sāļu uc ietekmē. Tāpēc remontsistēmu defekti palielina mutācijas procesu ātrumu un ir iedzimtu slimību (kserodermijas) cēlonis. pigmentoze, progērija utt.).

RNS struktūra un funkcijas

ir polimērs, kura monomēri ir ribonukleotīdi. Atšķirībā no DNS, RNS veido nevis divas, bet viena polinukleotīdu ķēde (izņēmums - dažiem RNS saturošiem vīrusiem ir divpavedienu RNS). RNS nukleotīdi spēj viens ar otru veidot ūdeņraža saites. RNS ķēdes ir daudz īsākas nekā DNS ķēdes.

RNS monomērs - nukleotīds (ribonukleotīds)- sastāv no trīs vielu atliekām: 1) slāpekļa bāzes, 2) piecu oglekļa monosaharīda (pentozes) un 3) fosforskābes. RNS slāpekļa bāzes pieder arī pirimidīnu un purīnu klasēm.

RNS pirimidīna bāzes ir uracils, citozīns, bet purīna bāzes ir adenīns un guanīns. RNS nukleotīdu monosaharīdu attēlo riboze.

Piešķirt trīs veidu RNS: 1) informatīvs(matrica) RNS — mRNS (mRNS), 2) transports RNS — tRNS, 3) ribosomāls RNS – rRNS.

Visi RNS veidi ir nesazaroti polinukleotīdi, tiem ir specifiska telpiskā konformācija un tie piedalās proteīnu sintēzes procesos. Informācija par visu veidu RNS struktūru tiek glabāta DNS. RNS sintēzes procesu uz DNS veidnes sauc par transkripciju.

Pārnest RNS parasti satur 76 (no 75 līdz 95) nukleotīdus; molekulmasa - 25 000–30 000. tRNS daļa veido aptuveni 10% no vispārējs saturs RNS šūnā. tRNS funkcijas: 1) aminoskābju transportēšana uz proteīnu sintēzes vietu, uz ribosomām, 2) translācijas mediators. Šūnā atrodami aptuveni 40 tRNS veidi, katram no tiem ir tikai tai raksturīga nukleotīdu secība. Tomēr visām tRNS ir vairāki intramolekulāri komplementāri reģioni, kuru dēļ tRNS iegūst konformāciju, kas pēc formas atgādina āboliņa lapu. Jebkurai tRNS ir cilpa kontaktam ar ribosomu (1), antikodona cilpa (2), cilpa kontaktam ar enzīmu (3), akceptora kāts (4) un antikodons (5). Aminoskābe ir pievienota akceptora kāta 3' galam. Antikodons- trīs nukleotīdi, kas "atpazīst" mRNS kodonu. Jāuzsver, ka konkrēta tRNS var transportēt stingri noteiktu aminoskābi, kas atbilst tās antikodonam. Aminoskābju un tRNS savienojuma specifika tiek panākta, pateicoties enzīma aminoacil-tRNS sintetāzes īpašībām.

Ribosomu RNS satur 3000–5000 nukleotīdu; molekulmasa - 1 000 000–1 500 000. rRNS veido 80–85% no kopējā RNS satura šūnā. Kombinācijā ar ribosomu proteīniem rRNS veido ribosomas - organellus, kas veic olbaltumvielu sintēzi. Eikariotu šūnās rRNS sintēze notiek kodolā. rRNS funkcijas: 1) nepieciešamā ribosomu strukturālā sastāvdaļa un līdz ar to ribosomu funkcionēšanas nodrošināšana; 2) ribosomas un tRNS mijiedarbības nodrošināšana; 3) ribosomas un mRNS iniciatora kodona sākotnējā saistīšanās un nolasīšanas rāmja noteikšana 4) ribosomas aktīvā centra veidošanās.

Informācijas RNS mainījās pēc nukleotīdu satura un molekulmasas (no 50 000 līdz 4 000 000). MRNS daļa veido līdz 5% no kopējā RNS satura šūnā. MRNS funkcijas: 1) ģenētiskās informācijas pārnešana no DNS uz ribosomām, 2) matrica proteīna molekulas sintēzei, 3) proteīna molekulas primārās struktūras aminoskābju secības noteikšana.

ATP struktūra un funkcijas

Adenozīna trifosforskābe (ATP) ir universāls enerģijas avots un galvenais akumulators dzīvās šūnās. ATP ir atrodams visās augu un dzīvnieku šūnās. ATP daudzums vidēji ir 0,04% (no šūnas neapstrādātās masas), lielākais ATP daudzums (0,2–0,5%) ir atrodams skeleta muskuļos.

ATP sastāv no atliekām: 1) slāpekļa bāzes (adenīna), 2) monosaharīda (ribozes), 3) trīs fosforskābēm. Tā kā ATP satur nevis vienu, bet trīs fosforskābes atlikumus, tas pieder pie ribonukleozīdu trifosfātiem.

Lielākajai daļai darba veidu, kas notiek šūnās, tiek izmantota ATP hidrolīzes enerģija. Tajā pašā laikā, atšķeļoties fosforskābes terminālajam atlikumam, ATP tiek pārveidots par ADP (adenozīndifosforskābi), bet, sadalot otro fosforskābes atlikumu, tas kļūst par AMP (adenozīnmonofosforskābi). Brīvās enerģijas iznākums gan gala, gan otrās fosforskābes atlikumu likvidēšanas laikā ir 30,6 kJ katrs. Trešās fosfātu grupas šķelšanos pavada tikai 13,8 kJ izdalīšanās. Saites starp terminālu un otro, otro un pirmo fosforskābes atlikumu sauc par makroerģisko (augstas enerģijas).

ATP rezerves tiek pastāvīgi papildinātas. Visu organismu šūnās ATP sintēze notiek fosforilēšanās procesā, t.i. fosforskābes pievienošana ADP. Fosforilācija notiek ar dažādu intensitāti elpošanas (mitohondriji), glikolīzes (citoplazmas), fotosintēzes (hloroplasti) laikā.

ATP ir galvenā saikne starp procesiem, ko pavada enerģijas izdalīšanās un uzkrāšanās, un procesiem, kuriem nepieciešama enerģija. Turklāt ATP kopā ar citiem ribonukleozīdu trifosfātiem (GTP, CTP, UTP) ir RNS sintēzes substrāts.

Visa dzīvība uz planētas sastāv no daudzām šūnām, kas kodolā ietvertās ģenētiskās informācijas dēļ uztur sakārtotību savā organizācijā. To uzglabā, īsteno un pārraida sarežģīti lielmolekulāri savienojumi - nukleīnskābes, kas sastāv no monomēra vienībām - nukleotīdiem. Nukleīnskābju lomu nevar pārvērtēt. To struktūras stabilitāte nosaka normālu organisma vitālo aktivitāti, un jebkuras novirzes struktūrā neizbēgami izraisa izmaiņas šūnu organizācijā, fizioloģisko procesu aktivitātē un šūnu dzīvotspējā kopumā.

Nukleotīda jēdziens un tā īpašības

Katrs vai RNS ir samontēts no mazākiem monomēru savienojumiem - nukleotīdiem. Citiem vārdiem sakot, nukleotīds ir celtniecības materiāls nukleīnskābēm, koenzīmiem un daudziem citiem bioloģiskiem savienojumiem, kas ir būtiski šūnai tās dzīves laikā.

Šo neaizvietojamo vielu galvenās īpašības ir:

Informācijas glabāšana par un iedzimtajām pazīmēm;
. kontrolēt augšanu un vairošanos;
. dalība vielmaiņā un daudzos citos fizioloģiskie procesi plūst šūnā.

Runājot par nukleotīdiem, nevar nepakavēties pie tik svarīga jautājuma kā to struktūra un sastāvs.

Katrs nukleotīds sastāv no:

cukura atlikumi;
. slāpekļa bāze;
. fosfātu grupa vai fosforskābes atlikums.

Var teikt, ka nukleotīds ir sarežģīts organisks savienojums. Atkarībā no slāpekļa bāzu sugu sastāva un pentozes veida nukleotīdu struktūrā nukleīnskābes iedala:

dezoksiribonukleīnskābe vai DNS;
. ribonukleīnskābe vai RNS.

Nukleīnskābju sastāvs

Nukleīnskābēs cukuru attēlo pentoze. Tas ir piecu oglekļa cukurs, DNS to sauc par dezoksiribozi, RNS to sauc par ribozi. Katrā pentozes molekulā ir pieci oglekļa atomi, no kuriem četri kopā ar skābekļa atomu veido piecu locekļu gredzenu, bet piektais ir iekļauts HO-CH2 grupā.

Katra oglekļa atoma atrašanās vieta pentozes molekulā ir apzīmēta ar arābu cipariem ar pirmskaitli (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Tā kā visiem nolasīšanas procesiem no nukleīnskābes molekulas ir stingrs virziens, oglekļa atomu numerācija un to izvietojums gredzenā kalpo kā sava veida pareizā virziena indikators.

Uz hidroksilgrupas pie trešā un piektā oglekļa atoma (3С´ un 5С´) ir piesaistīts fosforskābes atlikums. Tas nosaka DNS un RNS ķīmisko piederību skābju grupai.

Slāpekļa bāze ir pievienota pirmajam oglekļa atomam (1C') cukura molekulā.

Slāpekļa bāzu sugu sastāvs

DNS nukleotīdus pēc slāpekļa bāzes pārstāv četri veidi:

Adenīns (A);
. guanīns (G);
. citozīns (C);
. timīns (T).

Pirmie divi pieder pie purīnu klases, pēdējie divi ir pirimidīni. Pēc molekulmasas purīni vienmēr ir smagāki par pirimidīniem.

RNS nukleotīdus ar slāpekļa bāzi attēlo:

Adenīns (A);
. guanīns (G);
. citozīns (C);
. uracils (U).

Uracils, tāpat kā timīns, ir pirimidīna bāze.

Zinātniskajā literatūrā bieži var atrast citu slāpekļa bāzu apzīmējumu - latīņu burtiem (A, T, C, G, U).

Pakavēsimies sīkāk pie purīnu un pirimidīnu ķīmiskās struktūras.

Pirimidīnus, proti, citozīnu, timīnu un uracilu, to sastāvā attēlo divi slāpekļa atomi un četri oglekļa atomi, veidojot sešu locekļu gredzenu. Katram atomam ir savs skaitlis no 1 līdz 6.

Purīni (adenīns un guanīns) sastāv no pirimidīna un imidazola vai diviem heterocikliem. Purīna bāzes molekulu attēlo četri slāpekļa atomi un pieci oglekļa atomi. Katrs atoms ir numurēts no 1 līdz 9.

Slāpekļa bāzes un pentozes atlikuma kombinācijas rezultātā veidojas nukleozīds. Nukleotīds ir nukleozīdu un fosfātu grupas savienojums.

Fosfodiestera saišu veidošanās

Ir svarīgi saprast jautājumu par to, kā nukleotīdi ir savienoti polipeptīdu ķēdē un veido nukleīnskābes molekulu. Tas notiek tā saukto fosfodiestera saišu dēļ.

Divu nukleotīdu mijiedarbība rada dinukleotīdu. Jauna savienojuma veidošanās notiek kondensācijas ceļā, kad starp viena monomēra fosfāta atlikumu un cita monomēra pentozes hidroksigrupu veidojas fosfodiestera saite.

Polinukleotīda sintēze ir šīs reakcijas atkārtota atkārtošanās (vairākus miljonus reižu). Polinukleotīdu ķēde tiek veidota, veidojot fosfodiestera saites starp cukura trešo un piekto oglekli (3C' un 5C').

Polinukleotīdu montāža ir sarežģīts process, kas notiek, piedaloties enzīmam DNS polimerāzei, kas nodrošina ķēdes augšanu tikai no viena gala (3´) ar brīvu hidroksilgrupu.

DNS molekulas struktūra

DNS molekulai, tāpat kā proteīnam, var būt primārā, sekundārā vai terciārā struktūra.

Nukleotīdu secība DNS ķēdē nosaka tās primāro veidošanos ūdeņraža saišu dēļ, kuru pamatā ir komplementaritātes princips. Citiem vārdiem sakot, dubultnieka sintēzes laikā darbojas noteikts modelis: vienas ķēdes adenīns atbilst otras ķēdes timīnam, guanīns - citozīnam un otrādi. Adenīna un timīna vai guanīna un citozīna pāri veidojas, pateicoties divām pirmajā un trīs pēdējā gadījumā ūdeņraža saitēm. Šāds nukleotīdu savienojums nodrošina spēcīgu saikni starp ķēdēm un vienādu attālumu starp tām.

Zinot vienas DNS virknes nukleotīdu secību, pēc komplementaritātes vai pievienošanas principa varat pabeigt otro.

DNS terciāro struktūru veido sarežģītas trīsdimensiju saites, kas padara tās molekulu kompaktāku un spējīgu iekļauties nelielā šūnas tilpumā. Tā, piemēram, E. coli DNS garums ir lielāks par 1 mm, bet šūnas garums ir mazāks par 5 mikroniem.

Nukleotīdu skaits DNS, proti, to kvantitatīvā attiecība, atbilst Chergaff likumam (purīna bāzu skaits vienmēr ir vienāds ar pirimidīna bāzu skaitu). Attālums starp nukleotīdiem ir nemainīga vērtība, kas vienāda ar 0,34 nm, tāpat kā to molekulmasa.

RNS molekulas uzbūve

RNS attēlo viena polinukleotīda ķēde, kas veidojas starp pentozi (šajā gadījumā ribozi) un fosfāta atlikumu. Tas ir daudz īsāks nekā DNS garumā. Atšķirības ir arī nukleotīdā esošo slāpekļa bāzu sugu sastāvā. RNS timīna pirimidīna bāzes vietā izmanto uracilu. Atkarībā no organismā veiktajām funkcijām RNS var būt trīs veidu.

Ribosomāls (rRNS) - parasti satur no 3000 līdz 5000 nukleotīdu. Kā nepieciešama strukturāla sastāvdaļa tā piedalās ribosomu aktīvā centra veidošanā, kur notiek viens no svarīgākajiem procesiem šūnā - proteīnu biosintēze.
. Transports (tRNS) - sastāv no vidēji 75 - 95 nukleotīdiem, veic vajadzīgās aminoskābes pārnešanu uz polipeptīdu sintēzes vietu ribosomā. Katram tRNS tipam (vismaz 40) ir sava unikāla monomēru vai nukleotīdu secība.
. Informācija (mRNS) - nukleotīdu sastāvs ir ļoti daudzveidīgs. Pārnes ģenētisko informāciju no DNS uz ribosomām, darbojas kā matrica proteīna molekulas sintēzei.

Nukleotīdu loma organismā

Nukleotīdi šūnā veic vairākas svarīgas funkcijas:

Tos izmanto kā nukleīnskābju strukturālos blokus (purīna un pirimidīna sērijas nukleotīdus);
. piedalīties daudzos vielmaiņas procesos šūnā;
. ir daļa no ATP - galvenā enerģijas avota šūnās;
. darbojas kā reducējošu ekvivalentu nesēji šūnās (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
. veic bioregulatoru funkciju;
. var uzskatīt par ekstracelulārās regulārās sintēzes otrajiem vēstnešiem (piemēram, cAMP vai cGMP).

Nukleotīds ir monomēra vienība, kas veido sarežģītākus savienojumus – nukleīnskābes, bez kurām nav iespējama ģenētiskās informācijas nodošana, tās uzglabāšana un pavairošana. Brīvie nukleotīdi ir galvenie komponenti, kas iesaistīti signālu un enerģijas procesos, kas atbalsta normālu šūnu un ķermeņa darbību kopumā.

Atcerieties, kas ir monomērs un polimērs. Kādas vielas ir olbaltumvielu monomēri? Kā olbaltumvielas kā polimēri atšķiras no cietes?

Nukleīnskābes ieņem īpašu vietu starp šūnas organiskajām vielām. Tie vispirms tika izolēti no šūnu kodoliem, par kuriem viņi ieguva savu nosaukumu (no latīņu valodas. Kodols - kodols). Pēc tam nukleīnskābes tika atrastas citoplazmā un dažās citās šūnu organellās. Bet viņu sākotnējais nosaukums ir saglabāts.

Nukleīnskābes, tāpat kā olbaltumvielas, ir polimēri, bet to monomēriem, nukleotīdiem, ir sarežģītāka struktūra. Nukleotīdu skaits ķēdē var sasniegt 30 000. Nukleīnskābes ir šūnas lielākās molekulārās organiskās vielas.

Rīsi. 24. Nukleotīdu struktūra un veidi

Šūnās ir divu veidu nukleīnskābes: dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS). Tie atšķiras pēc nukleotīdu sastāva, polinukleotīdu ķēdes struktūras, molekulmasas un veiktajām funkcijām.

Rīsi. 25.Polinukleotīdu ķēde

DNS sastāvs un struktūra. DNS molekulas nukleotīdu sastāvā ir fosforskābe, dezoksiribozes ogļhidrāts (kas ir DNS nosaukuma iemesls) un slāpekļa bāzes - adenīns (A), timīns (T), guanīns (G), citozīns (C) (att. 24, 25).

Šīs bāzes savā struktūrā atbilst pa pāriem (A = T, G = C), un tās var viegli apvienot, izmantojot ūdeņraža saites. Šādas pāru bāzes sauc par komplementārām (no latīņu komplementum - pievienošana).

Angļu zinātnieki Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks 1953. gadā konstatēja, ka DNS molekula sastāv no divām spirāli savītām ķēdēm. Ķēdes mugurkaulu veido fosforskābes un dezoksiribozes atliekas, un slāpekļa bāzes tiek virzītas spirāles iekšpusē (26., 27. att.). Divas ķēdes ir savienotas viena ar otru ar ūdeņraža saitēm starp komplementārām bāzēm.

Rīsi. 26.DNS molekulas diagramma

Šūnās DNS molekulas atrodas kodolā. Tie veido hromatīna pavedienus, un pirms šūnu dalīšanās tie spirālē, savienojas ar olbaltumvielām un pārvēršas hromosomās. Turklāt specifiska DNS ir atrodama mitohondrijās un hloroplastos.

DNS šūnā ir atbildīga par iedzimtas informācijas uzglabāšanu un pārraidi. Tas kodē informāciju par visu olbaltumvielu struktūru organismā. DNS molekulu skaits kalpo kā noteikta veida organisma ģenētiskā iezīme, un nukleotīdu secība ir specifiska katram indivīdam.

RNS struktūra un veidi. RNS molekulas sastāvā ietilpst fosforskābe, ogļhidrāti - riboze (tātad nosaukums ribonukleīnskābe), slāpekļa bāzes: adenīns (A), uracils (U), guanīns (G), citozīns (C). Timīna vietā šeit atrodams uracils, kas papildina adenīnu (A = Y). RNS molekulas, atšķirībā no DNS, sastāv no vienas polinukleotīdu ķēdes (25. att.), kurai var būt taisnas un spirālveida sadaļas, veido cilpas starp komplementārām bāzēm, izmantojot ūdeņraža saites. RNS molekulmasa ir daudz zemāka nekā DNS.

Šūnās RNS molekulas atrodas kodolā, citoplazmā, hloroplastos, mitohondrijās un ribosomās. Ir trīs RNS veidi, kuriem ir atšķirīga molekulmasa, molekulārās formas un kas veic dažādas funkcijas.

Messenger RNS (mRNS) pārnēsā informāciju par proteīna struktūru no DNS līdz tās sintēzes vietai uz ribosomām. Katra mRNS molekula satur visu informāciju, kas nepieciešama vienas proteīna molekulas sintēzei. No visiem RNS veidiem lielākās mRNS.

Rīsi. 27. DNS molekulas dubultspirāle (3D modelis)

Pārneses RNS (tRNS) ir īsākās molekulas. To uzbūve pēc formas atgādina āboliņa lapu (62. att.). Tie transportē aminoskābes uz proteīnu sintēzes vietu ribosomās.

Ribosomu RNS (rRNS) veido vairāk nekā 80% no kopējās RNS masas šūnā un kopā ar olbaltumvielām ir daļa no ribosomas.

ATP. Papildus polinukleotīdu ķēdēm šūnā ir mononukleotīdi, kuriem ir tāds pats sastāvs un struktūra kā nukleotīdiem, kas veido DNS un RNS. Vissvarīgākais no tiem ir ATP - adenozīna trifosfāts.

ATP molekula sastāv no ribozes, adenīna un trīs fosforskābes atlikumiem, starp kuriem ir divas augstas enerģijas saites (28. att.). Katra no tām enerģija ir 30,6 kJ/mol. Tāpēc to sauc par makroerģisku, atšķirībā no vienkāršas saites, kuras enerģija ir aptuveni 13 kJ / mol. Kad no ATP molekulas tiek atdalīti viens vai divi fosforskābes atlikumi, veidojas attiecīgi ADP (adenozīndifosfāts) vai AMP (adenozīna monofosfāts) molekula. Šajā gadījumā enerģija tiek atbrīvota divarpus reizes vairāk nekā citu organisko vielu sadalīšanās laikā.

Rīsi. 28. Alenozīna trifosfāta (ATP) molekulas uzbūve un loma enerģijas pārveidē.

ATP ir galvenā vielmaiņas procesu viela šūnā un universāls enerģijas avots. ATP molekulu sintēze notiek mitohondrijās, hloroplastos. Enerģija tiek uzkrāta organisko vielu oksidācijas reakciju un saules enerģijas uzkrāšanās rezultātā. Šūna izmanto šo uzkrāto enerģiju visos dzīvības procesos.

Nodarbības vingrinājumi

Kas ir nukleīnskābes monomērs? No kādām sastāvdaļām tas sastāv?
Kā nukleīnskābes, piemēram, polimēri, atšķiras no olbaltumvielām?
Kas ir komplementaritāte? Nosauciet cilšu pamatus. Kādas saites veidojas starp tām?
Kādu lomu dzīvajos dabas ķermeņos spēlē RNS molekulas?
ATP funkciju šūnā dažreiz salīdzina ar akumulatoru vai akumulatoru. Paskaidrojiet šī salīdzinājuma nozīmi.

DNS struktūra un funkcijas

DNS nukleotīda monosaharīdu attēlo dezoksiriboze.

Nukleotīda nosaukums ir atvasināts no atbilstošās bāzes nosaukuma. Nukleotīdi un slāpekļa bāzes ir apzīmētas ar lielajiem burtiem.

Pret vienu nukleotīdu ķēdi ir otrā ķēde. Nukleotīdu izvietojums šajās divās ķēdēs nav nejaušs, bet stingri noteikts: timīns vienmēr atrodas pretī vienas ķēdes adenīnam otrā ķēdē, bet citozīns vienmēr atrodas pretī guanīnam, starp adenīnu un timīnu rodas divas ūdeņraža saites, trīs ūdeņraži. saites starp guanīnu un citozīnu. Tiek saukts modelis, saskaņā ar kuru dažādu DNS virkņu nukleotīdi ir stingri sakārtoti (adenīns - timīns, guanīns - citozīns) un selektīvi kombinējas savā starpā. komplementaritātes principu. Jāpiebilst, ka Dž. Vatsons un F. Kriks komplementaritātes principu saprata pēc E. Šargafa darbu izlasīšanas. E. Šargafs, izpētījis milzīgu skaitu dažādu organismu audu un orgānu paraugu, atklāja, ka jebkurā DNS fragmentā guanīna atlieku saturs vienmēr precīzi atbilst citozīna saturam, bet adenīna – timīna ( "Čargafa likums"), taču viņš nevarēja izskaidrot šo faktu.

No komplementaritātes principa izriet, ka vienas ķēdes nukleotīdu secība nosaka otras ķēdes nukleotīdu secību.

DNS funkcija- iedzimtas informācijas glabāšana un pārraide.

DNS replikācija (reduplikācija).

Replikācijā ir iesaistīti šādi fermenti:

helikāzes ("atritināt" DNS);
destabilizējoši proteīni;
DNS topoizomerāzes (sagriezta DNS);
DNS polimerāzes (izvēlas dezoksiribonukleozīdu trifosfātus un komplementāri pievieno tos DNS šablona ķēdei);
RNS primāzes (veido RNS praimerus, praimerus);
DNS ligāzes (sašuj DNS fragmentus kopā).

DNS polimerāze var pievienot nukleotīdu tikai iepriekšējā nukleotīda dezoksiribozes 3" ogleklim, tāpēc šis enzīms spēj pārvietoties gar šablona DNS tikai vienā virzienā: no šīs šablona DNS 3" gala līdz 5" galam. Tā kā mātes DNS ķēdes ir antiparalēlas, tad uz tās dažādajām ķēdēm meitas polinukleotīdu ķēžu montāža notiek dažādos veidos un pretējos virzienos. 3 "-5" ķēdē meitas polinukleotīdu ķēdes sintēze norit bez pārtraukuma; šo meitas ķēdi sauks vadošais. Uz ķēdes 5 "-3" - ar pārtraukumiem, fragmentos ( Okazaki fragmenti), kas pēc replikācijas pabeigšanas ar DNS ligāzēm tiek sapludināti vienā virknē; šī bērnu ķēde tiks saukta atpaliek (atpaliek).

Replikācija notiek pirms šūnu dalīšanās. Pateicoties šai DNS spējai, tiek veikta iedzimtas informācijas pārnešana no mātes šūnas uz meitas šūnām.

Remonts ("remonts")

Visvairāk pētīti trīs remonta mehānismi: 1) fotoreparācija, 2) akcīzes jeb pirmsreplikācijas remonts, 3) pēcreplikācijas remonts.

RNS struktūra un funkcijas

RNS pirimidīna bāzes ir uracils, citozīns, bet purīna bāzes ir adenīns un guanīns. RNS nukleotīdu monosaharīdu attēlo riboze.

Piešķirt trīs veidu RNS: 1) informatīvs(matrica) RNS — mRNS (mRNS), 2) transports RNS — tRNS, 3) ribosomāls RNS – rRNS.

Pārnest RNS parasti satur 76 (no 75 līdz 95) nukleotīdus; molekulmasa - 25 000-30 000. tRNS daļa veido aptuveni 10% no kopējā RNS satura šūnā. tRNS funkcijas: 1) aminoskābju transportēšana uz proteīnu sintēzes vietu, uz ribosomām, 2) translācijas mediators. Šūnā atrodami aptuveni 40 tRNS veidi, katram no tiem ir tikai tai raksturīga nukleotīdu secība. Tomēr visām tRNS ir vairāki intramolekulāri komplementāri reģioni, kuru dēļ tRNS iegūst konformāciju, kas pēc formas atgādina āboliņa lapu. Jebkurai tRNS ir cilpa kontaktam ar ribosomu (1), antikodona cilpa (2), cilpa kontaktam ar enzīmu (3), akceptora kāts (4) un antikodons (5). Aminoskābe ir pievienota akceptora kāta 3' galam. Antikodons- trīs nukleotīdi, kas "atpazīst" mRNS kodonu. Jāuzsver, ka konkrēta tRNS var transportēt stingri noteiktu aminoskābi, kas atbilst tās antikodonam. Aminoskābju un tRNS savienojuma specifika tiek panākta, pateicoties enzīma aminoacil-tRNS sintetāzes īpašībām.

Ribosomu RNS satur 3000-5000 nukleotīdus; molekulmasa - 1 000 000-1 500 000. rRNS veido 80-85% no kopējā RNS satura šūnā. Kombinācijā ar ribosomu proteīniem rRNS veido ribosomas - organellus, kas veic olbaltumvielu sintēzi. Eikariotu šūnās rRNS sintēze notiek kodolā. rRNS funkcijas: 1) nepieciešamā ribosomu strukturālā sastāvdaļa un līdz ar to ribosomu funkcionēšanas nodrošināšana; 2) ribosomas un tRNS mijiedarbības nodrošināšana; 3) ribosomas un mRNS iniciatora kodona sākotnējā saistīšanās un nolasīšanas rāmja noteikšana 4) ribosomas aktīvā centra veidošanās.

ATP struktūra un funkcijas

Iet uz lekcijas №3"Olbaltumvielu struktūra un funkcija. Fermenti»

Iet uz lekcijas numur 5"Šūnu teorija. Šūnu organizācijas veidi»

Līdzīgi raksti

Apspriest:

Atkārtoti lietojams bonusa kods World of Tanks: Atjaunināts (25-10-2019, 20:46): T2 Light Tank Katrs spēlētājs pasaulē...
Bruņu vietas vērtējums, kā tas tiek uzskatīts: Daudziem spēlētājiem, kuri neiedziļinās sava konta dažādajā statistikā, ...
Kā izmantot kļūdu ienaidnieka "Front Line" tanku pasaules mūžīgajā apgaismojumā: Spēja pareizi uzpildīt tvertni noteikti ir ļoti svarīga un noderīga....
Labākais spēlētājs World of Tanks Labākais ekstra tanku pasaulē: Spēlē World of Tanks vislielākā ietekme ir World of Tanks spēlētāju statistikai.