Нуклеиновые кислоты, их строение, локализация, значение

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В состав нуклеотида входятазотистое основание, остаток сахара-пентозы и остаток ортофосфорной кислоты. Выделяют два типа нуклеиновых кислот:
рибонуклеиновую (РНК) и дезоксирибонуклеиновую (ДНК).
ДНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). В состав этих нуклеотидов входитсахар де-зоксирибоза. Для ДНК установлены правила Чаргаффа:
1) количество адениловых нуклеотидов в ДНК равно количеству тимидиловых (А = Т);
2) количество гуаниловых нуклеотидов в ДНК равно количеству цитидиловых (Г = Ц);
3) сумма адениновых и гуаниновых нуклеотидов равна сумме тимидиловых и цитидиловых (А + Г = Т + Ц).
Структура ДНК была открыта Ф. Криком и Д. Уотсоном (Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 г.). МолекулаДНК представляет собой двуцепочечную спираль. Нуклеотиды соединяются между собой через остатки фосфорной кислоты,образуя фосфодиэфирную связь, при этом азотистые основания направлены вовнутрь. Расстояние между нуклеотидами вцепи равно 0,34 нм. Нуклеотиды разных цепей соединяются между собой водородными связями по принципу комплиментарности: аденин соединяется с тимином двумя водородными связями (А = Т), а гуанин с цитозином — тремя (Г =Ц).Важнейшим свойством ДНК является способность к репликации (самоудвоению). Основной функцией ДНК являетсяхранение и передача наследственной информации.Она сосредоточена в ядре, митохондриях и пластидах.
В состав РНК входят также четыре нуклеотида: аденин (А), ура-цил (У), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Остаток сахара-пентозы в нейпредставлен рибозой.РНК — в основном одноцепочечные молекулы. Выделяют три вида РНК:информационную (и-РНК),транспортную (т-РНК) и рибосомальную (р-РНК).Все они принимают активное участие в процессе реализации наследственнойинформации, которая с ДНК переписывается на и-РНК, а напоследней осуществляется уже синтез белка, т-РНК в процессесинтеза белка приносит аминокислоты к рибосомам, р-РНК входит в состав самих рибосом.

12.Роль ДНК и РНК в передаче наследственной информации. Основные этапы: транскрипция, процессинг, трансляция.
Главную роль в процессе передачи и реализации наследственной информации играют нуклеиновые кислоты. Основная биологическая функция ДНК заключается в хранении, постоянном самовозобновлении, самовоспроизведении и передаче генетической информации клетке. Информация хранится в последовательности нуклеотидов. Эта последовательность нуклеотидов, или генетический код, контролирует последовательность аминокислот в молекуле белка. ДНК является матрицей для построения иРНК. ДНК принимает участие только в одном этапе биосинтеза белка: транскрипции.

Транскрипция –синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате возникает 3 типа РНК:
матричная (мРНК), рибосомная (рРНК), транспортная (тРНК).
Стадии транскрипции:
1). Инициация – образование нескольких начальных звеньев РНК.
2). Элонгация – продолжается дальнейшее расплетение ДНК и синтез РНК по кодирующей цепи.
3). Терминация – когда полимераза достигает терминатора (точки отсчета транскрипции), она немедленно
отщепляется от ДНК, локальный гибрид ДНК-РНК разрушается и новосинтезированная РНК транспортируется из
ядра в цитоплазму. Транскрипция заканчивается.                                                                                                              Трансляция –синтез полипептидной цепи с использованием мРНК в роли матрицы. В трансляции участвуют все
три основных типа РНК: м-, р -, тРНК. мРНК является информационной матрицей; тРНК «подносят»
аминокислоты и узнают кодоны мРНК; рРНК вместе с белками образуют рибосомы, которые удерживают мРНК,
тРНК и белок и осуществляют синтез полипептидной цепи.
Процессинг - совокупность биохимических реакций, при которых пре-РНК укорачиваются, подвергаются
химическим модификациям, в результате которых образуются зрелые РНК. В этом процессе участвует четвертый
тип РНК – малая ядерная РНК (мяРНК).

Строение и функции ДНК. Механизмы редупликации ДНК. Биологическое значение. Генетический код, ее структурная организация и свойства

Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга и
вместе вокруг воображаемой оси, т.е. представляет собой двойную спираль.                                                         Мономер ДНК — нуклеотид (дезоксирибонуклеотид) — состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого
основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания
нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания ДНК (имеют в
составе своей молекулы одно кольцо) — тимин, цитозин. Пуриновые основания (имеют два кольца) — аденин
и гуанин.                                                                                                                                                                                                              Функция ДНК — хранение и передача наследственной информации

Реплика́ция (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней
молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего
деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая
является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу
генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный
комплекс, состоящий из 15—20 различных белков, называемый реплисомой. Репликация проходит в три этапа:

Инициация репликации

Элонгация

Терминация репликации.

Генетический код– это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых
кислот, основанная на определённом чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или
РНК, образующих кодоны, соответствующие аминокислотам в белке.
Генетический код имеет несколько свойств.
1.Триплетность.
2.Вырожденность или избыточность.
3.Однозначность.
4.Полярность.
5.Неперекрываемость.
6.Компактность.
7.Универсальность.

Генетический код, как и многое сложно организованные система имеет наименьшую структурную и наименьшую
функциональную единицу. Триплет – наименьшая структурная единица генетического кода. Состоит она из трёх
нуклеотидов. Кодон – наименьшая функциональная единица генетического кода. Как правило, кодонами
называют триплеты иРНК. В генетическом коде кодон выполняет несколько функций. Во-первых, главная его
функция заключается в том, что он кодирует одну аминокислоту. Во-вторых, кодон может не кодировать
аминокислоту, но, в этом случае, он выполняет другую функцию (см. далее). Как видно из определения, триплет –
это понятие, которое характеризует элементарную структурную единицу генетического кода (три
нуклеотидов). Кодон – характеризует элементарную смысловую единицу генома – три нуклеотида
определяют присоединение к полипептидной цепочки одной аминокислоты.

Биосинтез белка.

Одним из центральных процессов метаболизма клетки является синтез белка – формирование сложной молекулы белка-полимера из аминокислот-мономеров. Процесс этот протекает в цитоплазме клеток, в рибосомах при посредстве иРНК и находится под контролем ДНК ядра. Биосинтез белка состоит из 2 этапов: транскрипции и трансляции
Транскрипция – процесс переноса генетического кода, записанного на молекуле ДНК на молекулу иРНК. Осуществляется в ядре. Транскрипция происходит при синтезе молекул иРНК, нуклеотиды которой присоединяются к нуклеотидам ДНК по принципу комплементарности. Молекула иРНК снимается с ДНК, как с матрицы, после чего она отделяется и перемещается в цитоплазму, где в специальных органоидах – рибосомах происходит процесс трансляции.

Трансляция - процесс перевода генетической информации, записанной на иРНК в структуры белковой молекулы, синтезируемой на рибосомах при участии тРНК. Молекулы иРНК прикрепляются к рибосомам, а затем постепенно протягиваются через тело рибосомы. В каждый момент внутри рибосомы находится незначительный участок иРНК. Триплеты нуклеотидов передают информацию к тРНК, кодовый триплет которых комплементарен триплету иРНК. тРНК переносит аминокислоты к рибосомам. Молекула тРНК, несущая первую аминокислоту белковой молекулы, присоединяется к комплементарному ей кодону. Рибосома перемещается на 1 триплет вперед. К новому кодону рибосомы присоединяется новая тРНК, несущая вторую аминокислоту. Затем между аминокислотами возникает пептидная связь и образуется дипептид. Одновременно разрушается связь между первой аминокислотой и её тРНК, которая удаляется, а дипептид связан только со второй тРНК. Затем рибосома перемещается еще на 1 триплет. Затем к новому кодону рибосомы присоединяется уже третья молекула тРНК, несущая третью аминокислоту. При этом теряется связь второй тРНК с аминокислотой. Это происходит до тех пор, пока не будет построена вся полипептидная цепь

15. Ядро, его строение и функции.
Ядро – основной компонент клетки, несущийгенетическую информации. Ядро – располагается в
центре. Форма различная, но всегда круглая или овальная. Размеры различны. Содержимое ядра –
жидкая консистенция. Различают оболочку, хроматин, кариолимфу(ядерный сок), ядрышко.

Ядерная оболочка состоит из 2 мембран, разделённых перенуклеарным пространством. Оболочка снабжена
порами, через которые происходит обмен крупными молекулами различных веществ.

Кариоплазма(ядерный матрикс) – внутреннее содержимое ядра, в котором располагаются хроматин
и одно или несколько ядрышек. В состав кариоплазмы входит вода, минеральные соли, белкиферменты, нуклеотиды, РНК, ионы

Хроматин – комплекс ядернойДНК с белками (дезоксирибонуклеопротеин – ДНП). В интерфазном ядре хромосомы
деконденсированы (деспирализованы) и не выделяются по отдельности, а воспринимаются все вмести
в виде глыбок, гранул, нитчатых структур, которые получили название хроматина.

Ядрышки. На них осуществляется синтезрибосомной рибонуклеиновой кислоты, а также ядерных белков. В кариолимфе содержатся РНК иДНК, белки, большая часть ферментов ядра. Ядрышко состоит из РНК, много ионов металла, вчастности цинка. Не имеют собственную оболочку. Они состоят из фибриллярной и аморфной частях.
Это место активного синтеза белка, белок накапливается здесь

Главная функция ядра - хранение и передача наследственной информации - связана с хромосомами. Кроме того, ядро участвует в реализации этой информации с помощью синтеза белка.