Что такое ДНК, полезная информация
Главная
Генетические исследования
ДНК
ДНК (сокращение от дезоксирибонуклеиновая кислота) – это одна из важнейших для живых существ молекула, в которой содержится вся генетическая информация о них. Если представить, что живое существо – это какой-нибудь сложный прибор, например, магнитофон, то понять, что такое ДНК, можно сравнив его с пленкой, на которой записаны инструкции по созданию магнитофона и его функционированию.
Молекулы ДНК есть в каждой клетке нашего организма, и они хранятся в ядре (существует еще одна внеядерная разновидность ДНК –митохондриальная, она кратко описана в словаре). Если достать ДНК всего лишь из одной клетки и вытянуть, то длина полученной нити составит около двух метров. При этом размеры клеточного ядра не превышают шести микрометров (микрометр – это одна миллионная часть метра). ДНК помещается в ядро за счет того, что она многократно свернута и уложена в компактные тельца – хромосомы.
В каждой клетке есть специальные системы, которые считывают заложенную в ДНК информацию и на ее основе создают новые белки (белки выполняют в клетке огромное число функций – от строительства до регуляции прочтения заложенных в ДНК инструкций). Хранящиеся в ДНК «послания» особым образом закодированы. Код ДНК состоит из четырех «символов», или нуклеотидов. Эти четыре разновидности нуклеотидов обозначаются буквами А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).
В нитях ДНК нуклеотиды соединены один за другим в длинные цепочки. В итоге закодированная информация выглядит примерно так: ААТГЦГТААГЦЦ… и так далее. Для непосвященного человека подобный набор букв кажется бессмысленным, однако клеточные «шифровальщики» точно знают, как на основе заложенной в ДНК информации синтезировать нужные клетке белки.
«Шифровальщики» узнают определенные последовательности нуклеотидов, называемые генами. Каждый ген кодирует один белок. Именно поэтому гены называют элементарными единицами наследственности.
Если спросить человека на улице, что приходит ему в голову, когда он слышит слово «ДНК», то, скорее всего, ответом будет «двойная спираль». У нас пока о двойной спирали не было ни слова. Что же это такое, и почему за ее открытие американские ученые Джеймс Уотсон и Френсис Крик получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине?
Двойная спираль – это пространственная структура, в форме которой существует ДНК. Дело в том, что нити ДНК «не любят» быть поодиночке. У каждой нити есть напарница, с которой они переплетаются на всем своем протяжении. В итоге как раз и образуется двойная спираль. Нити ДНК объединяются в пары не просто так. Во-первых, двойная спираль значительно более стабильна, чем одиночная нить. Во-вторых, сдвоенные цепочки ДНК не путаются, поэтому считывание информации проходит без проблем.
Эта особенность ДНК позволяет однозначно восстановить последовательность нити, имея на руках ее комплементарную копию. Если ДНК каким-либо образом повреждается и теряются кусочки одной из нитей, специальные белки заполняют возникшие бреши, используя в качестве матрицы для синтеза новой нити ее напарницу.
Существует еще один критически важный для клетки процесс, который требует существования двойной спирали. Это деление клеток. Перед тем как удвоиться, клетка синтезирует вторую копию всей своей ДНК. Это происходит так: двойные спирали расплетаются, и специальные белки создают новые комплементарные копии к каждой из оставшихся поодиночке нитей.
Механизмы синтеза новых цепей работают очень точно, однако иногда происходят сбои, и на месте, скажем, нуклеотида А появляется нуклеотид Г. Причем ошибка может произойти не только в одном нуклеотиде: из цепи ДНК могут выпасть (или появиться) сразу несколько «букв». Ошибки размером в один нуклеотид получили название однонуклеотидных полиморфизмов, ошибки большего размера специального названия не имеют и объединяются под термином «мутации» (сюда входят и однонуклеотидные полиморфизмы).
Мутации могут никак не сказываться на работе клетки (например, если они произошли между генами), могут улучшить ее работу, а могут вызвать серьезный сбой. Последнее часто происходит в том случае, если из-за мутаций нарушается синтез того или иного белка. Именно мутации являются причиной многих наследственных заболеваний.
Отвечая на вопросы теста, и выбрав правильный ответ, вы получите КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО. — Студопедия
Поделись с друзьями:
1. Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?
А. тимин
Н. урацил
П. гуанин
Г. цитозин
Е. аденин
Если нуклеотидный состав ДНК — АТТ-ГЦГ-ТАТ -, то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК?
А. ТАА-ЦГЦ-УТА
К. ТАА-ЩГ-УТУ
У. УАА-ЦГЦ-АУА
Г. УАА-ЦГЦ-АТА
3. В каком случае правильно указан состав нуклеотида ДНК?
А. рибоза, остаток фосфорной кислоты, тимин
И. фосфорная кислота, урацил, дезоксирибоза
К. остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин
Г. остаток фосфорной кислоты, рибоза, гуанин
Какую из функций выполняет и-РНК?
А. перенос аминокислот на рибосомы
Л. снятие и перенос информации с ДНК
В. формирование рибосом
Т. все перечисленные функции
Мономерами ДНК и РНК являются?
Б.
У. дезоксирибоза и рибоза
Л. азотистое основание и фосфорная кислота
Е. нуклеотиды
6. В каком случае правильно названы все отличия и –РНК от ДНК?
Ш. одноцепочная, содержит дезоксирибозу, хранение информации
Ю. двуцепочечная, содержит рибозу, передает информацию
О. одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию
Г. двуцепочная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию
7. Прочная ковалентная связь в молекуле ДНК возникает между:
В. нуклеотидами
И. дезоксирибозами соседних нуклеотидов
Т. остатками фосфорной кислоты и сахара соседних нуклеотидов
Какая из молекул РНК самая длинная?
А. т-РНК
К. р-РНК
И. и-РНК
9. В реакцию с аминокислотами вступает:
Д. т-РНК
Б. р-РНК
А. и-РНК
Г. ДНК
Создать презентацию по теме урока.
Отчет о выполнении задания (в виде сканкопий, фотографий, документов Microsoft Word и Microsoft PowerPoint) присылать на электронный адрес:
larisanikolaevna.
[email protected]
Учебная литература:
Рудзитис Г.Е. Химия 10 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман — М.: «Просвещение», 2012. — 192 с.
Интернет-ресурсы:
1. https://yandex.ua/video/preview/?filmId=1767972102395288265&text=урок%20по%20химии%20на%20тему%20Нуклеиновые%20кислоты.%20Строение.%20ДНК%2C%20РНК.%20Нуклеотиды%2C%20нуклеозиды.&path=wizard&parent-reqid=1587054951354918-554815556654821900800209-production-app-host-vla-web-yp-119&redircnt=1587055975.1
2. https://urok.1sept.ru/статьи/627738/
3. https://infourok.ru/tema-uroka-nukleinovie-kisloti-y-klass-3187897.html
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
26.12: ДНК и РНК — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 54026
Лайнус Полинг был одним из величайших ученых двадцатого века.
Полинг был двукратным лауреатом Нобелевской премии (по химии в 1954 и премия мира в 1962 г.). Однако он не всегда приходил первым. В 1950-х годах был большой интерес к структуре ДНК. Полинг потратил некоторое время на решение этой загадки, хотя в первую очередь его интересовали белки. Он предложил структуру ДНК, в которой основания находились снаружи, а фосфатные группы — внутри. Это представление оказалось неверным, но уж точно не умаляло его выдающейся научной репутации.
ДНК и РНК
Три части нуклеотида ДНК собраны, как показано на рисунке ниже.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Нуклеотиды состоят из фосфатной группы, сахара и одного из пяти различных азотистых оснований. Каждый полимер ДНК и РНК состоит из нескольких нуклеотидов, соединенных вместе в очень длинные цепочки. Единственная вариация в каждом нуклеотиде — это идентичность азотистого основания. На рисунке выше показан один пример азотистого основания, называемого аденином. Во всех нуклеиновых кислотах содержится всего пять различных азотистых оснований.
Четыре основания ДНК — это аденин, тимин, цитозин и гуанин, сокращенно обозначаемые как A, T, C и G соответственно. В РНК основание тимин не встречается и вместо этого заменено другим основанием, называемым урацилом, сокращенно U. Остальные три основания присутствуют как в ДНК, так и в РНК.
Специфическая структура ДНК долгие годы оставалась загадкой для ученых. В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик предположили, что структура ДНК состоит из двух расположенных бок о бок полинуклеотидных цепей, закрученных в форме двойной спирали . Одним из аспектов этой структуры является то, что каждое азотистое основание на одной из цепей ДНК должно быть соединено с другим основанием на противоположной цепи. На рисунке ниже показано спаривание оснований. Каждое адениновое основание всегда связано с тимином, а каждый цитозин — с гуанином. Основания идеально подходят друг к другу от одной нити к другой, а также удерживаются вместе водородными связями. Пара AT содержит две водородные связи, а пара CG содержит три водородные связи.
Концы каждой нити помечены либо 3′, либо 5′, в зависимости от нумерации кольца сахара дезоксирибозы.
Двойная спиральная структура ДНК показана на рисунке ниже.
Рисунок \(\PageIndex{3}\): Двойная спираль ДНК.Резюме
- Каждый полимер ДНК и РНК состоит из нескольких нуклеотидов, соединенных вместе в очень длинные цепочки.
- Единственным изменением в каждом нуклеотиде является идентичность азотистого основания.
- Четыре основания ДНК — это аденин, тимин, цитозин и гуанин, сокращенно обозначаемые как A, T, C и G соответственно. В РНК основание тимин не встречается и вместо этого заменяется другим основанием, называемым урацилом, сокращенно U; остальные три основания присутствуют как в ДНК, так и в РНК.
- Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик предположили, что структура ДНК состоит из двух расположенных бок о бок полинуклеотидных цепей, закрученных в форме двойной спирали.
Эта страница под названием 26.12: ДНК и РНК распространяется по лицензии CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Фондом CK-12 с использованием исходного контента, отредактированного в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
ЛИЦЕНЗИЯ ПОД
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- Фонд СК-12
- Лицензия
- СК-12
- Программа OER или Publisher
- СК-12
- Показать страницу TOC
- № на стр.
- Теги
- источник@https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-chemistry-flexbook-2.0/
ДНК и РНК – 5 основных различий и сравнение
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) являются, возможно, наиболее важными молекулами в клеточной биологии, ответственными за хранение и чтение генетической информации, лежащей в основе всей жизни. Оба они представляют собой линейные полимеры, состоящие из сахаров, фосфатов и оснований, но между ними есть некоторые ключевые различия.0118 1 . Эти различия позволяют двум молекулам работать вместе и выполнять свои основные роли. Здесь мы рассмотрим 5 ключевых различий между ДНК и РНК. Прежде чем мы углубимся в различия, мы взглянем на эти две нуклеиновые кислоты бок о бок.
Сравнение структуры спирали и основания РНК и ДНК
Чем ДНК отличается от РНК?
Есть несколько отличий, которые отличают ДНК от РНК.
К ним относятся функции двух молекул, их структура, их средняя длина, содержащиеся в них молекулы сахара (ДНК содержит дезоксирибозу, а РНК содержит рибозу) и основных молекул (РНК содержит урацил, а не тимин), их расположение и их реакцию на ферменты и ультрафиолетовый свет. .
DNA vs. RNA – A comparison chart
Comparison | DNA | RNA |
| Full Name | Deoxyribonucleic Acid | Ribonucleic Acid |
Функция | ДНК воспроизводит и хранит генетическую информацию. Это план всей генетической информации, содержащейся в организме. | РНК преобразует генетическую информацию, содержащуюся в ДНК, в формат, используемый для создания белков, а затем перемещает ее на рибосомные белковые фабрики. |
Структура | ДНК состоит из двух нитей, образующих двойную спираль. Эти нити состоят из субъединиц, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит фосфат, 5-углеродную молекулу сахара и азотистое основание. | РНК состоит только из одной цепи, но, как и ДНК, состоит из нуклеотидов. Цепи РНК короче цепей ДНК. РНК иногда образует вторичную структуру двойной спирали, но только периодически. |
Длина | ДНК представляет собой более длинный полимер, чем РНК. Хромосома, например, представляет собой единую длинную молекулу ДНК, длина которой в распутанном состоянии составляет несколько сантиметров. | Молекулы РНК имеют разную длину, но намного короче длинных полимеров ДНК. Длина большой молекулы РНК может составлять всего несколько тысяч пар оснований. |
Сахар | Сахаром в ДНК является дезоксирибоза, которая содержит на одну гидроксильную группу меньше, чем рибоза РНК. | РНК содержит молекулы сахара рибозы без гидроксильных модификаций дезоксирибозы. |
Основания | Основаниями в ДНК являются аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). | РНК имеет общий аденин («А»), гуанин («G») и цитозин («С») с ДНК, но содержит урацил («U»), а не тимин. |
Base Pairs | Adenine and Thymine pair (A-T)Cytosine and Guanine pair (C-G) | Adenine and Uracil pair (A-U)Cytosine and Guanine pair (C-G ) |
Местоположение | ДНК находится в ядре, небольшое количество ДНК также присутствует в митохондриях. | РНК формируется в ядрышке, а затем перемещается в специализированные области цитоплазмы в зависимости от типа образовавшейся РНК. |
| Реакционная способность | Из-за своего дезоксирибозного сахара, который содержит на одну кислородсодержащую гидроксильную группу меньше, ДНК является более стабильной молекулой, чем РНК, что полезно для молекулы, задачей которой является сохранение генетической информации. безопасный. | РНК, содержащая рибозный сахар, более реакционноспособна, чем ДНК, и не стабильна в щелочных условиях. Более крупные спиральные бороздки РНК означают, что она легче подвергается атаке ферментов. |
| Чувствительность к ультрафиолету (УФ) | ДНК уязвима для повреждения ультрафиолетовым светом. | РНК более устойчива к повреждению УФ-светом, чем ДНК. |
Каковы основные различия между ДНК и РНК?
Мы можем выделить пять ключевых категорий, в которых различаются ДНК и РНК:
- Функция
- Сахар
- Основания
- Структура
- Местоположение
Функция, вся генетическая информация кодируется ДНК
9 жизнь создается. И это только в краткосрочной перспективе. В долгосрочной перспективе ДНК — это запоминающее устройство, биологическая флэш-память, которая позволяет передавать план жизни между поколениями 2 . РНК действует как считыватель, который декодирует эту флешку.
Этот процесс чтения является многоэтапным, и для каждого из этих этапов существуют специальные РНК. Ниже мы более подробно рассмотрим три наиболее важных типа РНК.Какие существуют три типа РНК?
- Информационная РНК ( мРНК ) копирует части генетического кода, процесс, называемый транскрипцией, и транспортирует эти копии на рибосомы, которые являются клеточными фабриками, которые облегчают производство белков из этого кода.
- Транспортная РНК ( тРНК ) отвечает за доставку аминокислот, основных строительных блоков белка, на эти белковые фабрики в ответ на закодированные инструкции, введенные мРНК. Этот процесс построения белка называется трансляцией.
- Наконец, рибосомная РНК ( рРНК ) является компонентом самой рибосомной фабрики, без которой производство белка не происходило бы 1 .
Сахар
И ДНК, и РНК состоят из сахарного остова, но в то время как сахар в ДНК называется дезоксирибозой (слева на изображении), сахар в РНК называется просто рибозой (справа на изображении).
Префикс «дезокси» означает, что в то время как РНК имеет две гидроксильные (-ОН) группы, присоединенные к ее углеродному остову, ДНК имеет только одну, а вместо нее присоединен одинокий атом водорода. Дополнительная гидроксильная группа РНК оказывается полезной в процессе преобразования генетического кода в мРНК, которые могут быть превращены в белки, в то время как сахар дезоксирибозы придает ДНК большую стабильность 3 .
Химическая структура сахаров дезоксирибозы (слева) и рибозы (справа)
Основания
Азотистые основания в ДНК являются основными единицами генетического кода, и их правильный порядок и спаривание необходимы для биологической функции . Четыре основания, из которых состоит этот код, — это аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Основания объединяются в пары в виде двойной спирали, эти пары представляют собой А и Т, а также С и G. РНК не содержит тиминовых оснований, заменяя их урациловыми основаниями (U), которые соединяются с аденином 9.
0118 1 .
Структура
В то время как повсеместное распространение двойной спирали ДНК Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона (или Розалинды Франклин?) означает, что двухцепочечная структура структуры ДНК общеизвестна, одноцепочечный формат РНК известен не так хорошо.
Сколько нитей имеет РНК?
За исключением некоторых вирусов, РНК обычно имеет одну цепь. РНК представляет собой полимер, состоящий из цепочек нуклеотидов. Это азотистые основания, присоединенные к фосфатным группам и рибозным сахарам. Четыре основания в РНК — это аденин, урацил, цитозин и гуанин.
РНК может образовывать двухцепочечные структуры, например, во время трансляции, когда молекулы мРНК и тРНК спариваются. Полимеры ДНК также намного длиннее полимеров РНК; Геном человека длиной 2,3 м состоит из 46 хромосом, каждая из которых представляет собой одну длинную молекулу ДНК. Молекулы РНК, для сравнения, намного короче 3 .
Местонахождение
Эукариотические клетки, включая все клетки животных и растений, содержат большую часть своей ДНК в ядре, где она существует в плотно сжатой форме, называемой хромосомой 4 .
Этот сжатый формат означает, что ДНК можно легко хранить и переносить. В дополнение к ядерной ДНК некоторое количество ДНК присутствует в производящих энергию митохондриях, небольших органеллах, свободно плавающих в цитоплазме, области клетки вне ядра.
Три типа РНК находятся в разных местах. мРНК создается в ядре, при этом каждый фрагмент мРНК копируется с соответствующей части ДНК, прежде чем покинуть ядро и попасть в цитоплазму. Затем фрагменты перемещаются по клетке по мере необходимости, перемещаясь с помощью внутренней транспортной системы клетки, цитоскелета. тРНК, как и мРНК, представляет собой свободно перемещающуюся молекулу, которая перемещается по цитоплазме. Если он получает правильный сигнал от рибосомы, он затем выслеживает аминокислотные субъединицы в цитоплазме и доставляет их на рибосому для встраивания в белки 5 . рРНК, как упоминалось ранее, находится в составе рибосом. Рибосомы образуются в области ядра, называемой ядрышком, а затем экспортируются в цитоплазму, где некоторые рибосомы свободно плавают.
Другие цитоплазматические рибосомы связаны с эндоплазматическим ретикулумом, мембранной структурой, которая помогает обрабатывать белки и экспортировать их из клетки 5 .
Необычные типы ДНК и РНК
Структура, которую мы описали в этой статье, безусловно, является наиболее распространенной формой ДНК, но это еще не все. Существуют и другие формы как ДНК, так и РНК, которые разрушают классические структуры этих нуклеиновых кислот.
Z-ДНКВ то время как структура ДНК, которую вы увидите выше и в любом учебнике биологии, который вы можете открыть, имеет правостороннюю спираль, молекулы ДНК с левосторонней спиралью также существуют. Они известны как Z-ДНК. Каноническая, «классическая» ДНК называется В-ДНК.
Молекулы Z-ДНК:
- Тоньше (ширина 18 A по сравнению с B-ДНК шириной 20 A)
- Имеют другую повторяющуюся единицу (две пары оснований вместо одной)
- Имеют разные углы поворота между основаниями
Считается, что Z-ДНК играет роль в регуляции экспрессии генов и может образовываться в результате действия ферментов процессинга ДНК, таких как ДНК-полимераза.
А-ДНК, идентифицированная одновременно с В-ДНК Розалинд Франклин, представляет собой альтернативную структуру ДНК, которая часто появляется, когда молекула обезвожена. Многие кристаллические структуры ДНК имеют форму А-ДНК. Она имеет более короткую структуру с другим количеством пар оснований на оборот и наклон, чем В-ДНК. Биологическая значимость A-ДНК значительно расширилась за последние годы, и в настоящее время признано, что A-ДНК участвует во многих ролях, таких как:
- Связывание с ДНК-ферментами, такими как полимеразы – этот переход может привести к открытию определенных атомов для ферментативного действия.
- Защита от повреждений – А-ДНК гораздо менее восприимчива к повреждению ультрафиолетовыми лучами, и было показано, что спорообразующие бактерии принимают конформацию А-ДНК, что может быть защитным изменением.
Триплекс ДНК
Структура ДНК с тройной спиралью может образоваться, когда определенные азотистые основания – пиримидиновые или пуриновые – занимают основные бороздки в обычной В-ДНК.
Это может произойти естественным путем или в рамках преднамеренной стратегии модификации ДНК в исследовательских целях.
Олигонуклеотиды, образующие триплекс (TFO), могут связываться с обычной двухцепочечной ДНК, что помогает направлять агенты, используемые для модификации ДНК, в определенные геномные местоположения. H-ДНК представляет собой эндогенную трехцепочечную молекулу ДНК, которая способствует мутации генома.
дцРНК Двухцепочечная РНК (дцРНК) чаще всего встречается в качестве геномной основы многих вирусов растений, животных и человека. К ним относятся Reoviridae и ротавирусы, вызывающие такие заболевания, как гастроэнтерит. Молекулы дцРНК являются мощными иммуногенами — они активируют иммунную систему, которая затем разрезает двухцепочечную ДНК в качестве защитного механизма. Открытие белкового механизма, обеспечивающего эту реакцию, привело к разработке технологии РНК-интерференции, подавляющей гены, за которую в 2006 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.
Leave A Comment