§ 14. Структура нуклеиновых кислот

§ 14. СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Первичная структура нуклеиновых кислот

Первичная структура нуклеиновых кислот представляет собой порядок чередования нуклеотидов в полинуклеотидной цепи (рис. 40). Нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК связаны друг с другом  фосфодиэфирными мостиками между 3’- и 5’- углеродными атомами остатков пентоз.

Рис. 40. Первичная структура нуклеиновых кислот

 

Цепи ДНК и РНК обладают полярностью, каждая цепь имеет5’и -3’-концы (рис.40). Последовательность нуклеотидов в одиночной цепи ДНК и РНК записывается в направлении от 5’-конца к 3’-концу. Нумерация нуклеотидов также начинается с 5’- конца.

 

Вторичная структура ДНК

Вторичная структура (двойная спираль) была предложена американским генетиком Д.Уотсоном и английским физиком Ф. Криком в1953 г. Это открытие произвело переворот в исследовании нуклеиновых кислот. Предпосылкой для постулирования структуры двойной спирали послужили исследования других ученых. Э.Чаргафф и более поздние исследователи, изучая нуклеотидный состав ДНК различных видов организмов,  сделали следующие выводы:

1. нуклеотидный состав ДНК разных тканей одного и того же вида одинаков;

2. нуклеотидный состав ДНК у разных видов различен;

3. нуклеотидный состав не зависит от возраста и питания;

4. в составе ДНК число остатков аденина всегда равно числу остатков тимина, а число остатков гуанина равно числу остатков цитозина. Из этого следует, что сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых – А+Г=Т+С.

Тогда же в 50-е гг. ХХ в., Р.Франклин и М.Уилкинс опубликовали рентгенограмму, полученную при рентгеноструктурном анализе нитей ДНК. Метод рентгеноструктурного анализа широко используется при исследовании пространственной структуры молекул. Предложенная Уотсоном и Криком модель пространственной организации ДНК объяснила результаты исследований выше названых ученых.

Согласно этой модели, ДНК состоит из двух цепей, закрученных в правую двойную спираль (рис. 41б.). При этом цепи располагаются антипараллельно (рис. 41а.), т.е. они ориентированы во взаимно противоположных направлениях. Плоские молекулы азотистых оснований расположены перпендикулярно оси двойной спирали. На внешней стороне двойной спирали расположены остатки дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Цепи ДНК связаны друг с другом водородными связями, которые образуются между гуанином одной цепи и цитозином другой цепи, а также между тимином и аденином, расположенными в разных цепях. При этом между тимином и аденином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три  водородные связи (рис. 42.). Способность гуанина взаимодействовать в молекуле ДНК только с цитозином, а аденина – только с тимином называют комплементарностью, а основания гуанин и цитозин, аденин и тимин – комплементарными. Согласно принципу комплементарности, последовательность одной цепи будет определять последовательность другой цепи. Всегда против аденина будет находится тимин, а против гуанина – цитозин. Таким образом, цепи ДНК в двойной спирали будут комплементарны друг другу. Помимо водородных связей, возникающих при взаимодействии комплементарных оснований друг с другом, второй, не менее значительной, силой, стабилизирующей двойную спираль, является стэкинг – взаимодействие находящихся в стопке оснований. Основания расположены друг над другом и сближены своими плоскостями. В результате между ними возникают гидрофобные взаимодействия,  а   также     дипольные    взаимодействия p–связей.

Цепи ДНК (рис. 41б) при закручивании в двойную спираль образуют большую и малую борозды, ширина большой борозды – 2,2 нм, малой – 1,2 нм. На один виток спирали приходится 10 нуклеотидных остатков. Полный виток спирали имеет длину 3,4 нм. Диаметр двойной спирали 1,8 нм.

Параметры двойной спирали в зависимости от условий и состава ДНК могут несколько отличатся от той модели, которую предложили Уотсон и Крик. В настоящее время описаны и другие модели ДНК. Тем не менее во всех предложенных моделях сохраняется принцип комплементарности, и цепи ДНК закручены в двойную спираль.

 

Интересно знать! Цепи ДНК двух различных видов могут образовывать гибриды. Если ДНК двух различных видов смешать и нагреть (при этом произойдет расхождение цепей —  плавление ДНК), а затем раствор охладить и выдержать в течение определенного времени, то некоторая часть ДНК будет образовывать гибридную двойную спираль, состоящую из цепей ДНК различных видов. Чем ближе родство двух видов, тем больше будет образовываться гибридных молекул. Данный подход используется для выяснения филогенетического родства видов.

Рис. 41. Параметры ДНК.

Рис. 42. Образование водородных связей между аденином и тимином, гуанином и цитозином в молекуле ДНК

 

Пространственная организация РНК

Природные РНК можно разделить на 2 группы: одноцепочечные и двухцепочечные РНК. Двухцепочечные РНК состоят из двух нитей РНК, комплементарных друг другу. Этот тип РНК встречается в составе некоторых вирусов. По своей организации двухцепочные РНК сходны с ДНК. Они закручены в двойную правую спираль, цепи РНК в них антипаралельны, между комплементарными основаниями образованы водородные связи, углеводнофосфатный скелет расположен снаружи спирали.

Большинство же природных РНК являются одноцепочечными. Несмотря на это, в своей структуре они могут иметь фрагменты двойной спирали, чередующиеся с линейными одноцепочечными участками РНК. Фрагменты двойной спирали образованы комплементарными участками РНК, расположенными в пределах одной цепи (рис. 43.). В некоторых случаях доля двухспиральных участков в РНК может достигать 75 – 90  %.

Рис. 43. Двухцепочечные шпильки в молекуле РНК

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ • Большая российская энциклопедия

Авторы: А. А. Богданов

НУКЛЕИ́НОВЫЕ КИСЛО́ТЫ (по­ли­нук­лео­ти­ды), био­по­ли­ме­ры, в струк­ту­ре ко­то­рых за­ло­же­на спо­соб­ность к точ­ной ре­ду­п­ли­ка­ции и об­ра­зо­ва­нию спе­ци­фич. ком­плек­сов с бел­ка­ми и друг с дру­гом, что по­зво­ля­ет им вы­пол­нять функ­ции хра­не­ния, пе­ре­да­чи и реа­ли­за­ции ге­не­тич. ин­фор­ма­ции. От­кры­ты И. Ф. Ми­ше­ром в 1868 в яд­рах кле­ток гноя и спер­мы ло­со­ся (от­сю­да назв.: лат. nucleus – яд­ро). Тер­мин «Н. к.» вве­дён в 1889 нем. учё­ным Р. Альт­ма­ном, ко­то­рый пер­вым вы­де­лил их в чис­том ви­де. В Н. к. ко­диро­ва­на ин­фор­ма­ция о строе­нии всех бел­ков клет­ки или ви­ру­са и вре­мен­но́й по­сле­до­ва­тель­но­сти их син­те­за при кле­точ­ном рос­те и диф­фе­рен­ци­ров­ке или ви­рус­ной ин­фек­ции.

Мак­ро­мо­ле­ку­лы Н. к. по­строе­ны из ли­ней­ных по­ли­нук­лео­тид­ных це­пей, мо­но­мер­ны­ми со­став­ляю­щи­ми ко­то­рых яв­ля­ют­ся ос­тат­ки нук­лео­ти­дов – фос­фор­ных эфи­ров нук­лео­зи­дов, в свою оче­редь, со­стоя­щих из ос­тат­ка мо­но­са­ха­ри­да – D-де­зок­си­ри­бо­зы или D-ри­бо­зы и азо­ти­сто­го ос­но­ва­ния. Со­от­вет­ст­вен­но, в за­ви­си­мо­сти от при­ро­ды уг­ле­вод­но­го ос­тат­ка раз­ли­ча­ют де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вые (ДНК) и ри­бо­нук­леи­но­вые (РНК) ки­сло­ты. В ДНК азо­ти­стые ос­но­ва­ния пред­став­ле­ны дву­мя пу­ри­но­вы­ми ос­но­ва­ния­ми – аде­ни­ном (А) и гуа­ни­ном (G) и дву­мя пи­ри­ми­ди­но­вы­ми ос­но­ва­ния­ми – ти­ми­ном (Т) и ци­то­зи­ном (С). РНК вме­сто ти­ми­на со­дер­жит ура­цил (U). В по­ли­нук­лео­тид­ной це­пи Н. к. ос­тат­ки нук­лео­ти­дов со­еди­не­ны фос­фо­ди­эфир­ны­ми свя­зя­ми.

В клет­ке Н. к. взаи­мо­дей­ст­ву­ют с бел­ка­ми, об­ра­зуя ли­бо дол­го­жи­ву­щие струк­ту­ры (напр., нук­лео­ид у бак­те­рий, хро­мо­со­мы у эу­ка­ри­от и ри­бо­со­мы у всех жи­вых ор­га­низ­мов), ли­бо мно­го­числ. функ­цио­наль­ные ком­плек­сы, вре­мя жиз­ни ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет­ся вы­пол­няе­мой ими функ­ци­ей. В ви­рус­ных час­ти­цах Н. к. так­же свя­за­ны с бел­ка­ми. Важ­ней­шая ха­рак­те­ри­сти­ка лю­бой Н. к. – её нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность (на­зы­вае­мая так­же пер­вич­ной струк­ту­рой ДНК или РНК), т. е. по­ря­док че­ре­до­вания че­ты­рёх нук­лео­тид­ных ос­тат­ков в по­ли­нук­лео­тид­ной це­пи. Оп­ре­де­ле­ние пер­вич­ной струк­ту­ры Н.  к. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью ав­то­ма­тич. се­к­ве­на­то­ров (от англ. sequence – по­сле­до­ва­тель­ность), ко­то­рые ра­бо­та­ют в со­че­та­нии с су­пер­ком­пь­ю­те­ра­ми и спо­соб­ны за су­тки рас­шиф­ро­вы­вать по­сле­до­ва­тель­но­сти ДНК дли­ной в де­сят­ки и сот­ни мил­лио­нов нук­лео­тид­ных ос­тат­ков. Бла­го­да­ря это­му совр. ба­зы дан­ных со­дер­жат ги­гант­ский объ­ём ин­фор­ма­ции о пер­вич­ной струк­ту­ре ДНК и РНК, в т. ч. о пол­ной струк­ту­ре ге­но­мов мно­же­ст­ва ви­ру­сов и ор­га­низ­мов, вклю­чая че­ло­ве­ка. Эта ин­фор­ма­ция пред­став­ля­ет боль­шой ин­те­рес для био­ло­гии, ме­ди­ци­ны и био­тех­но­ло­гии. Она ана­ли­зи­ру­ет­ся с по­мо­щью ме­то­дов био­ин­фор­ма­ти­ки.

В 1953 Дж. Уот­сон и Ф. Крик ус­та­но­ви­ли, что в ос­но­ве про­стран­ст­вен­ной ор­га­ни­за­ции мак­ро­мо­ле­ку­лы ДНК ле­жит прин­цип ком­пле­мен­тар­но­сти нук­леи­но­вых ос­но­ва­ний. Они по­ка­за­ли, что мак­ро­мо­ле­ку­ла ДНК пред­став­ля­ет со­бой спи­раль, в ко­то­рой две по­ли­нук­лео­тид­ные це­пи за­кру­че­ны во­круг об­щей оси и удер­жи­ва­ют­ся од­на воз­ле дру­гой за счёт то­го, что аде­нин од­ной це­пи спа­рен все­гда толь­ко с ти­ми­ном, на­хо­дя­щим­ся на­про­тив не­го в др. це­пи, и гуа­нин, ана­ло­гич­ным об­ра­зом, спа­рен толь­ко с ци­то­зи­ном. Ра­бо­те Уот­со­на и Кри­ка пред­ше­ст­во­ва­ло от­кры­тие в 1944 О. Эй­ве­ри с со­труд­ни­ка­ми (США) то­го фак­та, что с по­мо­щью ДНК ге­не­тич. при­зна­ки мо­гут быть пе­ре­не­се­ны из од­ной клет­ки в дру­гую, а так­же фун­дам. ис­сле­до­ва­ние в кон. 1940-х гг. Э. Чар­гаф­фом с со­труд­ни­ка­ми ко­ли­че­ст­вен­но­го нук­лео­тид­но­го со­ста­ва ДНК из мно­гих ор­га­низ­мов, в ко­то­ром бы­ло по­ка­за­но, что для этих мо­ле­кул стро­го со­блю­да­ет­ся пра­ви­ло ра­вен­ст­ва со­дер­жа­ния ос­тат­ков: А=Т и G=С. Ос­но­вы­ва­ясь на из­вест­ной струк­ту­ре ДНК и прин­ци­пе ком­пле­мен­тар­но­сти нук­леи­но­вых ос­но­ва­ний, Уот­сон и Крик пред­ло­жи­ли ме­ха­низм ре­ду­п­ли­ка­ции ДНК и тем са­мым опи­са­ли яв­ле­ние на­след­ст­вен­но­сти на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не. Пуб­ли­ка­ция их ра­бо­ты по­ло­жи­ла на­ча­ло мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, гл. объ­ек­том ко­то­рой бы­ли и ос­та­ют­ся нук­леи­но­вые ки­сло­ты.

Прин­ци­пы ор­га­ни­за­ции мак­ро­мо­ле­ку­ляр­ной струк­ту­ры РНК ус­та­нов­ле­ны на ру­бе­же 1950–60-х гг. ра­бо­та­ми ла­бо­ра­то­рий П. До­ти (США), А. С. Спи­ри­на (СССР). Мак­ро­мо­ле­ку­лы РНК за ред­ким ис­клю­че­ни­ем по­строе­ны из од­ной по­ли­нук­лео­тид­ной це­пи. Ха­рак­тер­ные эле­мен­ты вто­рич­ной струк­ту­ры РНК – ко­рот­кие дву­спи­раль­ные «шпиль­ки», пе­ре­ме­жаю­щие­ся од­но­тя­же­вы­ми уча­ст­ка­ми. Вся мо­ле­ку­ла РНК ук­ла­ды­ва­ет­ся в ком­пакт­ную тре­тич­ную струк­ту­ру, ста­би­ли­зи­ро­ван­ную взаи­мо­дей­ст­вия­ми ме­ж­ду дос­та­точ­но уда­лён­ны­ми друг от дру­га во вто­рич­ной струк­ту­ре нук­лео­тид­ны­ми ос­тат­ка­ми. При взаи­мо­дей­ст­вии с бел­ка­ми про­ис­хо­дит ста­би­ли­за­ция мак­ро­мо­ле­кул РНК.

В ос­но­ве био­син­те­за Н. к. ле­жат мат­рич­ный прин­цип и прин­цип ком­пле­мен­тар­но­сти нук­леи­но­вых ос­но­ва­ний. Син­тез ДНК (ре­п­ли­ка­ция) и РНК (транс­крип­ция) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся фер­мен­та­ми ДНК- и РНК-по­ли­ме­ра­за­ми со­от­вет­ст­вен­но, ко­то­рые про­из­во­дят ком­пле­мен­тар­ное ко­пи­ро­ва­ние ДНК-мат­риц. Мат­ри­цей для син­те­за ДНК мо­жет слу­жить так­же од­но­тя­же­вая РНК (напр., РНК рет­ро­ви­ру­сов или РНК-ком­по­нент те­ло­ме­ра­зы), ком­пле­мен­тар­ное ко­пи­ро­ва­ние ко­то­рой осу­ще­ст­в­ля­ет фер­мент об­рат­ная транс­крип­та­за. В слу­чае мно­гих РНК-со­дер­жа­щих ви­ру­сов мат­ри­цей для син­те­за РНК слу­жит ви­рус­ная РНК.

В про­цес­се или по­сле за­вер­ше­ния син­те­за ДНК её ге­те­ро­цик­лич. ос­но­ва­ния (гл. обр. аде­нин и ци­то­зин) мо­гут под­вер­гать­ся спе­ци­фич. ме­ти­ли­ро­ва­нию, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го из­ме­ня­ет­ся ак­тив­ность оп­ре­де­лён­ных ге­нов. Та­кая мо­ди­фи­ка­ция ДНК ле­жит в ос­но­ве од­но­го из глав­ных эпи­ге­не­тич. ме­ха­низ­мов клет­ки. Азо­ти­стые ос­но­ва­ния вновь об­ра­зо­ван­ных РНК (в осо­бен­но­сти транс­порт­ных и ри­бо­сом­ных РНК) так­же спе­ци­фи­че­ски мо­ди­фи­ци­ру­ют­ся, что не­об­хо­ди­мо для их пра­виль­но­го функ­цио­ни­ро­ва­ния. Важ­ной мо­ди­фи­ка­ци­ей, ко­то­рой под­вер­га­ют­ся все из­вест­ные ти­пы кле­точ­ных РНК, на­зы­вае­мой ре­дак­ти­ро­ва­ни­ем РНК, яв­ля­ет­ся де­за­ми­ни­ро­ва­ние оп­ре­де­лён­ных ос­тат­ков аде­ни­на и пре­вра­ще­ние их в ино­зин.

Ес­ли фун­дам. био­ло­гич. роль ДНК со­сто­ит в хра­не­нии за­клю­чён­ной в ней ге­не­тич. ин­фор­ма­ции, то функ­ции РНК бо­лее раз­но­об­раз­ны. Они иг­ра­ют клю­че­вую роль на всех эта­пах био­син­те­за бел­ка (см. Транс­ля­ция) и пря­мо уча­ст­ву­ют в ре­гу­ля­ции ак­тив­но­сти ге­нов (в т. ч. по­сред­ст­вом РНК-ин­тер­фе­рен­ции). У ря­да РНК, на­зы­вае­мых ри­бо­зи­ма­ми, от­кры­та спо­соб­ность ка­та­ли­зи­ро­вать раз­но­об­раз­ные био­хи­мич. ре­ак­ции.

Н. к. – осн. объ­ект совр. био­тех­но­ло­гии, что обу­слов­ле­но воз­мож­но­стью соз­да­вать ис­кус­ст­вен­ные ДНК и РНК с за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми ме­то­да­ми ге­не­тич. ин­же­не­рии. См. так­же Де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вые ки­сло­ты, Ри­бо­нук­леи­но­вые ки­сло­ты.

3.8: Нуклеиновые кислоты — биология LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    22445
    • Сюзанна Ваким и Мандип Грюал
    • Колледж Бьютт
    Кто есть кто?

    Однояйцевые близнецы ясно показывают важность генов, которые делают нас такими, какие мы есть. Гены, в свою очередь, были бы невозможны без нуклеиновых кислот.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Близнецы

    Нуклеиновые кислоты — это класс биохимических соединений, включающий ДНК и РНК. Эти молекулы построены из небольших мономеров, называемых нуклеотидов . Многие нуклеотиды связываются вместе, образуя цепь, называемую полинуклеотидом . Нуклеиновая кислота ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеиновая кислота РНК (рибонуклеиновая кислота) состоит всего из одной полинуклеотидной цепи.

    Структура нуклеиновых кислот

    Каждый нуклеотид состоит из трех меньших молекул:

    1. молекулы сахара (сахар дезоксирибозы в ДНК и сахар рибозы в РНК).
    2. фосфатная группа.
    3. азотистое основание.
    Рисунок \(\PageIndex{2}\): Нуклеотиды состоят из сахара, азотистого основания и 9-й фосфатной группы.0033 Нуклеотиды соединяются в ДНК, как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\).
    Молекула сахара одного нуклеотида связывается с фосфатной группой следующего нуклеотида. Эти две молекулы чередуются, образуя основу нуклеотидной цепи. Азотистые основания в нуклеиновой кислоте торчат из остова. Существует четыре различных азотистых основания: цитозин, аденин, гуанин и либо тимин (в ДНК), либо урацил (в РНК). В ДНК водородные связи образуются между основаниями двух нуклеотидных цепей и удерживают цепи вместе. Каждый тип основания связывается только с одним другим типом основания: цитозин всегда связывается с гуанином, а аденин всегда связывается с тимином. Эти пары оснований называются комплементарных пар оснований .

    Рисунок \(\PageIndex{3}\): Нуклеиновая кислота

    Благодаря водородной связи комплементарных оснований молекулы ДНК автоматически принимают известную форму, называемую двойной спиралью, которая показана на анимации на рисунке \(\PageIndex {4}\). Двойная спираль похожа на винтовую лестницу. Форма двойной спирали образуется естественным образом и является очень прочной, что затрудняет разделение двух полинуклеотидных цепей.

    Рисунок \(\PageIndex{4}\): молекула ДНК

    Роли нуклеиновых кислот

    ДНК клеток организована в структуры, называемые хромосомами, как показано на рисунке \(\PageIndex{5}\). Буквы A, T, G и C обозначают основания аденин, тимин, гуанин и цитозин. Последовательность этих четырех оснований в ДНК представляет собой код, содержащий инструкции по созданию белков. Спираль ДНК обернута вокруг белков, называемых гистонами, с образованием нуклеосом. Затем они структурируются в хроматин и, наконец, в хромосомы. Клетки человека имеют 46 хромосом; другие организмы имеют разное число хромосом.

    ДНК составляет гены, а последовательность оснований в ДНК составляет генетический код. Между «началами» и «остановками» код содержит инструкции для правильной последовательности аминокислот в белке. Информация в ДНК передается от родительских клеток к дочерним всякий раз, когда клетки делятся. Информация в ДНК также передается от родителей к потомству при размножении организмов. Именно так наследуемые характеристики передаются от одного поколения к другому.

    Рисунок \(\PageIndex{5}\): Организация хромосомы
    Рубрика: Биология человека в новостях

    Посмотрите на неандертальцев на рисунке \(\PageIndex{6}\). Изображение представляет собой художественную реконструкцию этих близких родственников человека, которые, кажется, исчезли из Европы около 50 000 лет назад. Мнение о том, что неандертальцы были жестокими животными и вымерли, когда их настигли современные люди, пересматривается по мере того, как мы узнаем больше об этих интересных представителях рода Homo.

    Рисунок \(\PageIndex{6}\): Неандертальцы были коренастыми и с бочкообразной грудью, но данные ДНК показывают, что они спаривались с современными людьми тысячи лет назад.

    Несколько лет назад ученым удалось извлечь ДНК из окаменелых костей неандертальцев (см. рисунок \(\PageIndex{7}\)). Когда ДНК неандертальца сравнили с ДНК современного человека, исследователи обнаружили сходство в ДНК неандертальцев и современных народов европейского происхождения, что позволяет предположить, что современные люди скрещивались с неандертальцами. Некоторые эксперты теперь считают, что неандертальцы не вымерли, а просто были включены в гораздо большую популяцию Homo sapiens .

    Рисунок \(\PageIndex{7}\). Ученый работает над извлечением ДНК из окаменелой кости неандертальца

    Новое исследование, опубликованное в Science в начале 2016 года, показывает, что наша унаследованная ДНК неандертальца может быть больше, чем просто интересным любопытством или полезным свидетельством нашего эволюционного прошлого. Эти фрагменты ДНК могут на самом деле влиять на наше здоровье сегодня. В исследовании, опубликованном в Science , ученые искали последовательности ДНК неандертальцев в ДНК из электронной базы данных, составленной из медицинских карт почти 30 000 современных взрослых американцев. Ученые обнаружили, что определенные сегменты ДНК неандертальцев особенно распространены у людей с определенными заболеваниями, такими как депрессия и повышенная свертываемость крови. Другие фрагменты ДНК неандертальца, по-видимому, усиливают иммунный ответ на определенные паразиты и другие патогены.

    Большинство сегментов ДНК неандертальцев, которые сохранились в нашем современном генофонде, вероятно, были полезными в доисторические времена. Однако теперь они могут увеличить риск заболевания, потому что с тех пор наш образ жизни и окружающая среда сильно изменились. Например, повышение свертываемости крови помогло бы предотвратить опасные для жизни кровотечения при травмах или родах в прошлом, но сегодня оно может увеличить риск образования тромбов и инсультов у пожилых людей с малоподвижным образом жизни. Даже фрагменты ДНК неандертальца, повышающие иммунитет, теперь могут принести больше вреда, чем пользы американцам, живущим в среде, где паразитов гораздо меньше. Они могут сделать нашу иммунную систему сверхактивной и вызвать аллергию и аутоиммунные расстройства.

    Обзор

    1. Что такое нуклеиновые кислоты?
    2. Чем РНК отличается по структуре от ДНК?
    3. Опишите нуклеотид. Объясните, как нуклеотиды связываются друг с другом, образуя полинуклеотид.
    4. Какую роль азотистые основания в нуклеотидах играют в структуре и функции ДНК?
    5. Какова роль РНК?
    6. Объясните, почему Марк и Скотт Келли так похожи, используя то, что вы узнали о нуклеиновых кислотах из этой статьи.
    7. Верно или неверно. A, C, G и T представляют собой основания в РНК.
    8. Верно или неверно. Две полинуклеотидные цепи РНК закручиваются в виде двойной спирали.
    9. Верно или неверно.
      Цитозин всегда связывается с гуанином в ДНК.
    10. Если часть цепи ДНК имеет последовательность оснований: ATTG, какова соответствующая последовательность оснований, с которой она связывается в другой цепи?
    11. Расположите в порядке от наименьшего к наибольшему уровню организации следующее: ДНК; нуклеотид; полинуклеотид
    12. В процессе репликации ДНК две полинуклеотидные цепи отделяются друг от друга, но каждая отдельная цепь остается нетронутой. Какие связи разрываются в этом процессе?
      1. Связи между соседними сахарами и фосфатными группами
      2. Связи внутри нуклеотидов
      3. Связи между дополнительными основаниями
      4. Связи между аденином и гуанином
    13. Аденин, гуанин, цитозин и тимин:
      1. Нуклеотиды
      2. Азотистые основания
      3. Сахара в ДНК и РНК
      4. Фосфатные группы
    14. Некоторые болезни и расстройства вызываются генами. Объясните, почему эти генетические нарушения могут передаваться от родителей к детям.

    Attributions

    1. Twins by Peter Voerman, лицензия CC BY-NC 2.0 через Flickr.com
    2. нуклеотида ДНК от OpenStax, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
    3. нуклеотида ДНК от OpenStax, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
      4. ДНК
    4. , собранная Яхобром, опубликована в открытом доступе через Wikimedia Commons
      5. Макроструктура ДНК
    5. от OpenStax, лицензия CC BY 4. 0 через Wikimedia Commons
    6. Ле Мустье, общественное достояние через Wikimedia Commons
    7. Извлечение ДНК неандертальца Институтом эволюционной антропологии Макса Планка, общественное достояние на Викискладе
    8. Текст адаптирован из книги «Биология человека» по лицензии CK-12, лицензия CC BY-NC 3.0

    Эта страница под названием 3.8: Нуклеиновые кислоты распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Сюзанной Ваким и Мандипом Грюалом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

    ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Автор
        Сюзанна Ваким и Мандип Гревал
        Лицензия
        CC BY-SA
        Лицензия
        СК-12
        Показать оглавление
        нет
        Включено
        да
      2. Теги
        1. комплементарные пары оснований
        2. ДНК
        3. двойная спираль
        4. Нуклеиновые кислоты
        5. нуклеотид
        6. полинуклеотид
        7. РНК
        8. источник@https://www. ck12.org/book/ck-12-human-biology/
        9. источник-био-17001

      3.7 Нуклеиновые кислоты – биология человека

      Перейти к содержимому

      Автор: CK-12/Адаптировано Кристин Миллер

      Рис. 3.7.1 Однояйцевые близнецы ясно показывают важность генов, делающих нас такими, какие мы есть. Гены были бы невозможны без нуклеиновых кислот.

      — это класс биохимических соединений, включающий ДНК и РНК. Эти молекулы состоят из небольших мономеров, называемых . Многие нуклеотиды связываются вместе, образуя цепь, называемую полинуклеотидом. Нуклеиновая кислота (дезоксирибонуклеиновая кислота) состоит из двух полинуклеотидных цепей или нитей. Таким образом, ДНК иногда называют двухцепочечной. Нуклеиновая кислота (рибонуклеиновая кислота) состоит всего из одной полинуклеотидной цепи или нити, поэтому РНК иногда называют одноцепочечной.

      Каждый нуклеотид состоит из трех меньших молекул:

      1. Молекула сахара (дезоксирибоза сахара в ДНК и рибоза сахара в РНК)
      2. А фосфатная группа
      3. Азотистое основание

      Азотистые основания в нуклеиновой кислоте выступают из основной цепи. Существует четыре различных азотистых основания: цитозин, аденин, гуанин и либо тимин (в ДНК), либо урацил (в РНК). В ДНК связи образуются между основаниями двух нуклеотидных цепей и удерживают цепи вместе. Каждый тип основания связывается только с одним другим типом основания: цитозин всегда связывается с гуанином, а аденин всегда связывается с тимином. Эти пары оснований называются .

      Рис. 3.7.2 Короткий участок ДНК, показывающий комплементарное спаривание оснований.

      Как вы можете видеть на рис. 3.7.2, сахара и фосфатные группы образуют основу полинуклеотидной цепи. Водородные связи между комплементарными основаниями удерживают две полинуклеотидные цепи вместе.

      Рис. 3.7.3 ДНК представляет собой полимер, состоящий из множества мономеров, называемых нуклеотидами. ДНК несет в себе все инструкции, необходимые клетке для осуществления метаболизма.

      Связывание комплементарных оснований заставляет молекулы ДНК автоматически принимать свои хорошо известные , которая показана на анимации на рис. 3.7.3. Двойная спираль похожа на винтовую лестницу. Он образуется естественным образом и очень прочен, что затрудняет разделение двух полинуклеотидных цепей.

      Молекула ДНК. Водородные связи между комплементарными основаниями помогают формировать двойную спираль молекулы ДНК. Буквы A, T, G и C обозначают основания аденин, тимин, гуанин и цитозин. Последовательность этих четырех оснований в ДНК представляет собой код, содержащий инструкции по созданию белков. Показано, как двойная спираль складывается в хромосому.

       

       

      составляют гены, а последовательность оснований в ДНК составляет генетический код. Между «началами» и «остановками» код содержит инструкции для правильной последовательности в белке. использует информацию в ДНК, чтобы собрать правильные аминокислоты и помочь сделать . Информация в ДНК передается от родительских клеток к дочерним клеткам всякий раз, когда клетки делятся, а также передается от родителей к потомству, когда организмы… Именно так наследуемые характеристики передаются от одного поколения к другому.

      Рисунок 3.7.4 АТФ (аденозинтрифосфат) может быть преобразован в АДФ (аденозиндифосфат) для высвобождения энергии, запасенной в химических связях между второй и третьей фосфатной группой.

      Существует один тип специализированной нуклеиновой кислоты, которая существует только в виде файла . Она стоит особняком от других нуклеиновых кислот, потому что не кодирует и не помогает создавать белки. Это молекула , что означает аденозинтрифосфат. Он состоит из сахара, аденозина и трех фосфатных групп. Его основная роль — основная валюта в домене . Принцип работы АТФ основан на фосфатах. Как показано на рис. 3.7.4, большое количество энергии хранится в связи между второй и третьей фосфатной группой. Когда эта связь разрывается, происходит экзотермическая реакция, и эта энергия может использоваться для питания других процессов, происходящих в клетке.

       

      • Нуклеиновые кислоты – это класс биохимических соединений , который включает  и . Эти молекулы состоят из небольших нуклеотидов, которые связываются вместе в длинные цепочки, образуя . ДНК состоит из двух полинуклеотидов, а РНК состоит из одного полинуклеотида.
      • Каждый нуклеотид состоит из молекулы сахара, фосфатной группы и азотистого основания. Сахара и фосфатные группы соседних нуклеотидов связываются вместе, образуя «основу» полинуклеотида. Азотистые основания выступают сбоку от сахарофосфатного остова. Связи между комплементарными основаниями удерживают вместе две полинуклеотидные цепи ДНК и заставляют ее принимать характерную форму двойной спирали.
      • ДНК составляет , а последовательность азотистых оснований в ДНК составляет генетический код для синтеза белков. РНК помогает синтезировать белки в клетках. Генетический код в ДНК также передается от родителей к потомству во время размножения, что объясняет, как унаследованные характеристики передаются от одного поколения к другому.
      1. Что такое нуклеиновые кислоты?
      2. Чем РНК структурно отличается от ДНК? Нарисуйте изображение каждого.
      3. Опишите нуклеотид. Объясните, как нуклеотиды связываются друг с другом, образуя полинуклеотид.
      4. Какую роль азотистые основания в нуклеотидах играют в структуре и функции ДНК?
      5. Какова функция РНК?
      6. Используя то, что вы узнали из этой статьи о нуклеиновых кислотах, объясните, почему близнецы так похожи.
      8. Какие нуклеотиды расположены на комплементарной цепи ДНК ниже?
      9. Расположите в порядке от наименьшего к наибольшему уровню организации: ДНК, нуклеотид, полинуклеотид.
      10. В процессе репликации ДНК две полинуклеотидные цепи отделяются друг от друга, но каждая отдельная цепь остается нетронутой. Какие связи разрываются в этом процессе?
      11. Аденин, гуанин, цитозин и тимин – это _______________.
      12. Некоторые болезни и расстройства вызываются генами. Объясните, почему эти генетические нарушения могут передаваться от родителей к детям.
      13. Есть ли какие-либо генетические заболевания в вашей семье?

      DNA: The book of you – Joe Hanson, TED-Ed, 2012.

      Attributions

      лицензия (https://www.pexels.com/license/).

    3. Фотография женщины в полосатой рубашке, сделанная Полом Бонафидэ Эфериано на Pexels, используется по лицензии Pexels (https://www.pexels.com/license/).
    4. Фото Дарьи Шевцовой «Два парня сидят на пляже» на Pexels используется по лицензии Pexels (https://www.pexels.com/license/).
    5. Дети Близнецы Девочки Молодой никарагуанец Портрет, созданный skeeze на Pixabay, используется в соответствии с лицензией Pixabay (https://pixabay.