Задания 3, 5-8, 23. Нуклеиновые кислоты

***

Нуклеиновые кислоты (НК) – это полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. К нуклеиновым кислотам относятся ДНК и РНК. Нуклеотиды и их производные могут выполнять разные функции: АТФ переносит энергию, а НАД, НАДФ и ФАД участвуют в переносе электронов и протонов.

Приятного изучения статьи! Если хочешь подготовиться на 80+, то обязательно посмотри вот эти способы подготовки (жми, чтобы перейти на сайт и узнать подробнее) ❤️

***

Нуклеотиды

Нуклеотиды – мономеры ДНК и РНК. Состоят из пентозы + азотистого основания + остатка фосфорной кислоты (фосфата). Обладают кислотно-основными свойствами.

1) Пентоза – пятиуглеродный моносахарид:

• в ДНК – дезоксирибоза; 
• в РНК – рибоза.

2) Азотистые основания – определяют основные свойства:

• пуриновые – аденин (А), гуанин (Г); 
• пиримидиновые – цитозин (Ц), тимин (Т), урацил (У).

ДНК содержит: А, Т, Г, Ц.
РНК содержит: А, У, Г, Ц.

3) Остаток фосфорной кислоты (фосфат) – определяет кислотные свойства нуклеотида.

Углероды в составе пентозы нумеруются от 1′ до 5′. Азотистое основание соединяется с пентозой через 1′ углерод, а фосфат – через 5′ углерод пентозы. На 3′ конце находится гидроксильная группа (–ОН), к которой может присоединиться новый нуклеотид.

Соседние нуклеотиды между собой соединяются прочными ковалентными фосфодиэфирными связями, образуя полинуклеотидную цепь. Присоединение новых нуклеотидов всегда идет в направлении от 5′-конца к 3′-концу растущей полинуклеотидной цепи!

***

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота)

АТФ – это нуклеозидтрифосфат, содержит:

• азотистое основание аденин;
• рибоза;
• три фосфата.

Между тремя фосфатами две макроэргические связи – при их разрыве высвобождается много энергии. Поэтому АТФ – главный переносчик энергии в клетке.

При отделении фосфата остаётся АДФ (аденозинДИфосфат). Если останется один фосфат, будет АМФ (аденозинМОНОфосфат), который по сути является нуклеотидом для РНК. Процесс присоединения фосфата к АМФ или АДФ называется фосфорилированием.

***

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

ДНК – полимер, состоящий из дезоксирибонуклеотидов. Особенности:

• состоит из двух полинуклеотидных цепей; 
• цепи комплементарны и антипараллельны; 
• цепи закручены в двойную спираль; 
• содержит дезоксирибозу; 
• азотистые основания – А, Т, Г, Ц; 
• хранит и передает наследственную информацию.

У эукариот ДНК находится преимущественно в ядре, имеет линейную структуру, вместе с белками-гистонами образует хроматин.

В митохондриях, пластидах и у бактерий ДНК кольцевая. Малые кольцевые молекулы ДНК бактерий называются плазмидами.

Уровни организации ДНК:

• Ген – функциональный участок ДНК, который хранит информацию обычно об одном белке.
• ДНК – двуцепочечная молекула.
• Хроматин – компактизированная (уплотненная) ДНК + белки-гистоны.
• Хромосома – самая плотная структура, видна во время деления клетки.

***

РНК (рибонуклеиновая кислота)

РНК – полимер, состоящий из рибонуклеотидов. В отличие от ДНК:

• имеет одну полинуклеотидную цепь;
• короче ДНК в несколько раз;
• содержит рибозу;
• азотистые основания: А, У, Г, Ц;
• три вида: иРНК, рРНК, тРНК;
• участвует в реализации наследственной информации (в синтезе белков).

1) иРНК (мРНК) – информационная (матричная) РНК:

• имеет линейную структуру;
• является копией гена ДНК (копирует информацию о белке);
• переносит информацию из ядра к рибосомам; 
• служит матрицей для синтеза белка (по ней движется рибосома при трансляции); 
• содержит триплеты нуклеотидов – кодоны (1 кодон = 3 нуклеотида); 
• по иРНК во время трансляции движется рибосома.

2) тРНК – транспортная РНК:

• доставляет аминокислоты к рибосоме;
• каждая тРНК переносит определенную аминокислоту;
• молекула сворачивается, образуя двуцепочечные участки, по форме вторичной структуры напоминает клеверный лист;
• акцепторный участок на 3′-конце несет аминокислоту;
• антикодон – триплет нуклеотидов, находится в центральной петле, присоединяется к комплементарному кодону иРНК в рибосоме.

3) рРНК – рибосомная РНК:

• вместе с белками входит в состав рибосом; 
• имеет сильно свернутую структуру; 
• синтезируется в ядрышке; 
• участвует в синтезе белка.

***

Центральная догма молекулярной биологии

 

Сокращённо записывается так: ДНК → РНК → Белок.

Это означает, что с матрицы ДНК синтезируется РНК, а с иРНК синтезируется белок. Белок в свою очередь отвечает за проявление признака (цвет глаз, цвет кожи и прочее). В обратную сторону процесс не идет (на основе белка нельзя синтезировать ДНК).

Определения:

• Репликация – это удвоение ДНК;
• Транскрипция – это синтез РНК;
• Трансляция – это синтез белка.

***

Учимся решать задачи на количество нуклеотидов.

Согласно правилу генетического кода: 

• 1 аминокислота = 1 кодон иРНК = 1 антикодон тРНК.
• 1 кодон иРНК = 3 нуклеотида.
• 1 антикодон тРНК = 3 нуклеотида в антикодоне = 1 молекула тРНК.

Если фрагмент гена ДНК содержит 81 нуклеотид, значит:

• 27 аминокислот в белке;
• 27 триплетов;
• 27 кодонов иРНК (в одной молекуле);
• 27 антикодонов тРНК (и 27 молекул тРНК).

Правило комплементарности означает, что напротив А всегда стоит Т, напротив Г всегда стоит Ц. При этом между А и Т – две водородные связи (А=Т), а между Г и Ц – три водородные связи (Г≡Ц). 

По правилу Чаргаффа в двухцепочечной молекуле ДНК:

• количество аденина равно количеству тимина: А = Т.
• количество гуанина равно количеству цитозина: Г = Ц.
• Следовательно, суммарное количество пуринов равно суммарному количеству пиримидинов: А + Г = Т + Ц.
• Все нуклеотиды вместе: А + Т + Г + Ц = 100%

Пример: если количество Ц = 20%, можно посчитать оставшиеся нуклеотиды во всей двуцепочечной ДНК:

1) Г = Ц = 20%
2) Ц + Г = 40%
3) (А + Т) = 100% - (Ц + Г) = 100 – 40 = 60%
4) А = 60 / 2 = 30%
5) Т = А = 30%

Для одноцепочечной РНК это правило не работает!

***

Поздравляю с успешным освоением новой темы!

Статьи — круто, но для сотки этого недостаточно. Жми сюда, чтобы узнать о самых эффективных курсах подготовки к ЕГЭ по биологии 🫶