Навигация


Главная
УСЛУГИ
Гостевая книга
Правила пользования
Авторизация / Регистрация
Органические соединения: липиды Органические соединения: белки Неорганические соединения: вода и минеральные соли РАЗНООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА Физиолого-гигиеническая роль жиров, жирных кислот и последствия избытка и Отравление отдельными химическими веществами и соединениями Органические загрязнения Практическая проверка содержания количества синильной кислоты в табачном Обработка неорганических материалов Органические организационные структуры
 
Главная arrow Экология arrow Ботаника - Неведомская ЕО
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

6. Органічні сполуки: нуклеїнові кислоти

Нуклеиновые кислоты впервые обнаружено в ядре клетки, откуда и происходит название этих соединений (от лат nucleus - ядро) В состав молекул нуклеиновых кислот, кроме органогенных элементов (С, Н, О, N), непременно входит фосфор (Р)

Нуклеиновые кислоты - это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды (от лат nuсleus - ядро)

Молекула нуклеотида состоит из остатков таких компонентов:

o азотистая (азотная) основа - вещество со сложной циклической структурой молекулы - в большом количестве содержит карбон и азота; основой называется потому, что основные свойства; различают пять видов азотистых оснований:

- аденин (сокращенно обозначается А);

- гуанин (Г);

- цитозин (Ц);

- тимин (Т);

- урацил (В);

o пьятикарбоновий (пятиуглеродный) моносахарид - пентоза; различают: рибозу и дезоксирибозу; они отличаются тем, что в дезоксирибоза (т.е. лишенной О рибоза) у второго атома С расположена не гидроксильная группа (-ОН), а Н; аденин, гуанин и цитозин образуют нуклеотиды как с рыб Бозой, так и с дезоксирибозой; тимин - только с дезоксирибозой, а урацил - только с рибоза

o остаток фосфорной кислоты (фосфат) наличие которого определяет кислотные свойства нуклеотида

Схема молекулы нуклеотида (схема 1):

Схема молекули нуклеотиду

Кроме нуклеотидов, входящих в состав нуклеиновых кислот, непременным компонентом любой клетки свободные нуклеотиды В состав свободных нуклеотидов входят, кроме азотистого основания и пентозы, три зала ишкы фосфорной кислоты, которые последовательно соединяются Причем вторая и третья группы фосфорной кислоты присоединяются к нуклеотида особыми связями, в которых запасается энергия Ци связки называют мак роергичнимы (от греч makros - большой, ergon - работа) и обозначаются значком ~ При разрыве обычного ковалентной связи высвобождается 12 кДж / моль, а при разрыве макроэргической связи - 33 кДж / моль Именно макроэргические связки в нуклеотидах используются для запасания энергии в ходе обмена веществамиечовин.

Чаще роль аккумулятора энергии выполняет аденозинтрифосфат (АТФ) АТФ состоит из азотистого основания - аденина, пентозы - рибозы и трех остатков фосфорной кислоты (фосфатов), которые последовательно соединяются макроэргическими связями Схема молекулы АТФ (схема 2):

Схема молекули АТФ

Любая химическая реакция, требует затрат энергии, связанная с отщеплением одного остатка фосфорной кислоты в молекуле АТФ и превращение ее в аденозиндифосфат (АДФ) Накопление энергии в клетке и, наоборот, происходит за счет преобразования АДФ на АОФ.

Мононуклеотиды (нуклеотиды, содержащие только один остаток фосфорной кислоты), так же, как аминокислоты и моносахариды, способны реагировать между собой Течение такой реакции сопровождается выделением молекулы ули воды и образованием прочного эфирного свя связи Связующим веществом между нуклеотидами служит остаток фосфорной кислоты, скрепляющий пентозы соседних нуклеотидов, формируя полимер - полинук-леотид, который обычно называют нуклеиновой кислотой Она может содержать от нескольких сотен до нескольких миллионов нуклеотидов полинук-леотиды имеют строго линейную структуру цепи Масса нуклеиновых кислот, как правил в, значительно выше массы белковыеілків.

зависимости от вида пентозы, входящий в состав нуклеотида, различают два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) В состав ДНК входит остаток дезоксирибозы, а РНК - рибозы В молекуле ДНК содержатся остатки таких азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина В молекуле РНК содержатся остатки таких азотистых х основ: аденина, гуанина, цитозина и урациллу.

Итак, в состав молекулы ДНК и РНК входит по четыре типа нук-леотидив, которые отличаются по типу азотистого основания

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) сосредоточена в ядре, ее практически нет в цитоплазме клетки Этот тип нуклеиновых кислот образует очень крупные молекулы (массой до 100 млн) Содержание ДНК в ядре клетки постоянный, она выполняет единственную функции ию - сохраняет генетическую информацииію.

Ген (от греч genos - происхождение) - это участок молекулы нуклеиновой кислоты, которая определяет наследственные признаки организмов

1950 американский ученый Эрвин Чаргафф и его коллеги, исследуя состав ДНК, обнаружили определенные закономерности количественного содержания остатков азотистых оснований в ее молекуле:

- количество адениновых остатков в любой молекуле ДНК равно числу тиминовых (А = Т), а гуаниновых - цитозинових (Г = Ц);

- сумма адениновых и гуаниновых остатков равна сумме тиминовых и цитозинових (А Г = Т Ц)

Такое соотношение азотистых оснований в молекуле ДНК получило название правила Чаргаффа или правила эквивалентности

Это открытие способствовало установлению пространственной структуры ДНК (рис1) и определению ее роли в переносе наследственной информации от материнской клетки к дочерней 1953 американские ученые Джеймс Уот тсон и Фрэнсис Крик доказали, что молекула ДНК состоит из двух соединенных полинуклеотидных цепей представляют собой спираль, закрученную вправо Диаметр спирали ДНК равен 21210 -9 м, а расстояние между соседними нуклеотидами - 0,34 o 10 -9 м На один виток спирали приходится 10 нуклеотидов

Рис1 Пространственная структура ДНК

полинуклеотидные цепи соединяются водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями, расположенными напротив друг к другу

Между аденином и тимином образуются два водородных связи, а между гуанином и цитозином - три Водородные связи очень слабые, но благодаря многократному повторению они образуют очень прочную структуру, которая во одночасье является лабильной, предоставляющая спирали ДНК возможности легко раскручиваться, а затем снова быстро восстанавливать двухцепную структуру.

Молекулы А-Т и Г-Ц бы дополняют друг друга Способность дополнять друг друга, присущая поверхностям химических соединений, взаимодействующих называется комплементарность (от лат komplementum - дополнение)

Схема строения двойной спирали ДНК (схема 3)

Молекулы ДНК, так же как и белки, образуют несколько уровней пространственной организации:

o первичная структура ДНК - это определенная последовательность расположения нуклеотидов в цепи ДНК;

o вторичная структура ДНК - это двойная спираль;

o третичная структура ДНК - это суперспираль (многократное свертывание), именно такая структура ДНК в ядре клетке Такая укладка осуществляется с помощью специальных белков - гистонов имеющие щелочные свойства, а молекулы ДНК наматываются на эти белки как нити на катушку Благодаря этому молекула ДНК, длина которой, например у человека, 8 см, заключается в клеточное ядро, можно а рассмотреть только под микроскопомм.

Схема 3 Схема строения двойной спирали ДНК (на схеме фосфат обозначено буквой Р)

ДНК, как и белки, могут денатурировать (терять геометрическую форму и распадаться на одинарные цепи) под влиянием различных факторов Этот процесс происходит при температуре 70 ° С, - значительно выше от темпер ратуры денатурации белков, именуемым плавлением При определенных условиях возможно и восстановления естественной структуры - ренатурация

Процесс синтеза ДНК начинается перед делением клетки и обусловлен составлением нового полинуклеотидной цепи с матрицей старого цепи Этот процесс называется репликацией (от лат геригсагго - е идбиваты) и осуществляется в той последовательностиі:

o сначала под действием специальных ферментов двойная спираль раскручивается и образуется репликативной вилка;

o почти сразу благодаря ферменту ДНК-полимеразе начинается ферментативное составления новых полинуклеотидных цепей фермент передвигается вдоль каждой нити ДНК и последовательно создает комплементарную н нить ДН.

Схему процесса репликации представлен на рис 2

Синтез полимеров, когда одна цепь служит эталоном, матрицей для другого, называется матричным синтезом Особенностями этого синтеза является точность копирования и высокая скорость протекания реакций Высокая точ чнисть репликации достигается благодаря комплементарности азотистых осноов.

Надежность копирования - это очень важное свойство процесса репликации, потому ошибки в копировании нуклеотидных последовательностей

ДНК приводят к ошибочному синтеза ферментов, неизбежно нарушает регуляцию основных функций организма, следствием чего является снижение его жизнеспособности Эти нарушения являются наследственными

Схема процесу реплікації

А - двухцепочечная молекула ДНК:

1 - первая цепь ДНК, 2 - вторая цепь ДНК;

Б - образование репликативной вилки;

В - синтез комплементарных цепей:

3 - нуклеотиды, которые достраивают комплементарный цепь ДНК Г - синтезированы две одинаковые молекулы ДНК

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) содержатся как в ядре клетки, так и в цитоплазме, и отмечаются незначительными размерами - от 75 до нескольких тысяч нуклеотидов Молекулы РНК, в отличие от ДНК, состоящих только из одной цепи (с схема 4).

Схема 4 Схема строения РНК (на схеме фосфат обозначено буквой Р)

Известно три основных типа РНК:

1) транспортная (тРНК) - это небольшой полинуклеотид, состоящий в среднем из 80 нуклеотидов, она выполняет функцию транспортировки аминокислот при синтезе белков;

2) информационная (иРНК) или матричная (мРНК) - содержит информацию о последовательности структуры различных белков, поэтому имеет разнообразную структуру и размер во много раз больше тРНК;

3) рибосомных (рРНК) - есть главный компонент рибосом - органелл клетки, в которых происходит синтез белка

Все типы РНК синтезируются на молекулах ДНК в процессе транскрипции (от лат transcriptio - переписывание) Ферменты расплетают спираль ДНК на небольшом участке, передвигаются вдоль одной нити ДНК и последовательно создают комплементарную нить РННК.

Схематическое изображение процесса транскрипции представлен на рис 3

Схематичне зображення процесу транскрипції

Отличие транскрипции от репликации заключается в том, что напротив А в цепи ДНК в РНК разместится В, а не Т

Все типы РНК принимают только в определенном, но чрезвычайно важном для жизни клетки процессе - биосинтезе белка Он обеспечивает обновление белков, рост и функционирование клеток

Вопросы для самопроверки

1 Какие химические элементы входят в состав живых организмов?

2 Почему С, О, N, Н называются органогенами?

3 Какие особенности строения молекулы воды определяют ее биологические функции?

4 Почему вода имеет исключительное значение для живых организмов?

5 В чем отличие липидов от других органических веществ?

6 Определите биологическое значение липидов

7 Какие химические элементы входят в состав углеводов?

8 Определите биологическое значение углеводов

9 Охарактеризуйте строение и функции белков

10 Опишите строение нуклеотидов Какова их роль в клетке?

11 Сравните строение ДНК и РНК

Интересно знать, что

- Войско древнегреческого полководца Александра Македонского завоевало полмира Казалось, ничто и никто не может остановить победного шествия войска Но вот солдат начали косить желудочные заболевания Однако е удивительным было то, что офицеры питались теми же продуктами, что и солдаты, но почти не болели Армия вынуждена была бесславно вернуться домой Долгие годы ученые искали разгадку: почему же болели и преимущественно солдаты? обладает способностью обеззараживать воду, убивая бактерий Вот почему офицеры болели гораздо меньше, чем солдатменше, ніж солдати.

Из истории науки

- Цветы способны менять окраску при наличии кислот и оснований Такое свойство заметил английский ученый Роберт Бойль (16171691) А произошло это совершенно случайно: когда букет фиалок полежал в его ла аборатории рядом с соляной кислотой (HCl), цветы получили красноватого цвета Роберту Бойлю принадлежит и термин \"индикатор\" (от латot; (від лат. indicator - показатель)

Жизненные советы

- Американские ученые пришли к выводу, что люди, которые седеют до 40 лет, страдающих от недостатка кальция в организме Среди других проявлений недостатка кальция в организме - склонность к переломам костей, остеопороза опороз, дефекты зубной эмали, длительная усталость, сонливость, часто переходит в апатию или даже в депрессиию.

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
загрузка...
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы