Природные полимеры нуклеиновых кислот

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК и рнк

Нуклеиновые кислоты — сложные высокомолекулярные соединения, имеющиеся во всех клетках живых организмов и являющиеся материальными носителями наследственной информации. Нуклеиновые кислоты играют ведущую роль не только в хранении, но и в передаче наследственной информации потомкам и реализации ее в ходе индивидуального развития каждого организма.

Нуклеиновые кислоты — самые большие молекулы в клетках живых организмов и представляют собой линейные полимеры огромного молекулярного веса. В клетках они многократно скручены (спирализованы) и образуют компактные структуры, что позволяет им занимать относительно небольшой объем, но если разложить в длину молекулы ДНК только одной клетки человека, то они составили бы цепи длиной в несколько метров.

Определение

Нуклеиновые кислоты — природные биополимеры, являющиеся продуктами реакции поликонденсации нуклеотидов и материальными носителями наследственной информации.

По виду нуклеотидов различают два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые (ДНК), они входят в состав клеток всех без исключения живых существ на Земле. РНК и ДНК называют нуклеиновыми (ядерными) потому, что они были обнаружены в ядрах клеток (особенно ДНК), однако они могут встречаться и в других органиодах (пластидах, митохондриях, клеточном центре и т. д.). Рибонуклеиновые кислоты (РНК) также содержатся во всех клетках любых организмов, а у части вирусов являются единственным типом нуклеиновых кислот. Рибонуклеиновые кислоты выполняют важнейшую функцию, обеспечивая перенос генетической информации от ДНК к белкам.

Определение

Рибонуклеиновые кислоты — нуклеиновые кислоты, получаемые при поликонденсации рибонуклеотидов, в состав молекул которых входят остатки рибозы.

Дезоксирибонуклеиновые кислоты — это продукты поликонденсации дезоксирибонуклеотидов, в своем составе содержат остатки дезоксирибозы

Таким образом, первым отличием ДНК от РНК является то, что нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятичленный сахар — дезоксирибозу, а в РНК имеется другой углевод — рибоза.

Состав и строение нуклеиновых кислот

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК и рнк

Первичную структуру ДНК и РНК составляет последовательность нуклеотидов в нуклеотидной цепи. Специфическое чередование звеньев (нуклеотидов) определяет запись наследственной информации в клетках. Скелет полинуклеотидной цепи состоит из углеводных и фосфатных остатков, в которых гетероциклические азотистые основания соединены с углеводами посредством гликозидной связи. С биологической точки зрения важнейшее значение имеют триплеты — блоки нуклеотидов из трех азотистых оснований. Каждые три последовательно расположенных нуклеотида кодируют какую-то одну аминокислоту, а порядок следования нуклеотидов в цепях ДНК каждого организма уникален, как уникальна наследственная информация любого вида организмов.

Источник

Урок №97-98. Структура нуклеиновых кислот. Биологическая роль нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты — это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды), которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организмах.

Молекулярная масса нуклеиновых кислот может меняться от сотен тысяч до десятков миллиардов. Они были открыты и выделены из клеточных ядер еще в XIX в., однако их биологическая роль была выяснена только во второй половине XX в.

В состав нуклеотида — структурного звена нуклеиновых кислот — входят три составные части:

1) азотистое основание — пиримидиновое или пуриновое

Пиримидиновые основания – производные пиримидина, входящие в состав нуклеиновых кислот: урацил, тимин, цитозин .

Для оснований, содержащих группу –ОН, характерно подвижное равновесие структурных изомеров, обусловленное переносом протона от кислорода к азоту и наоборот:

Пуриновые основания — производные пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот: аденин, гуанин .

Гуанин существует в виде двух структурных изомеров:

2). М оносахарид

Рибоза и 2-дезоксирибоза относятся к моносахаридам, содержащим пять углеродных атомов. В состав нуклеиновых кислот они входят в циклических β-формах:

3) . О статок фосфорной кислоты

В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида — рибоза или 2-дезоксирибоза , различают

• рибонуклеиновые кислоты (РНК)
• дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК)

В главную (сахарофосфатную) цепь РНК входят остатки рибозы , а в ДНК – 2-дезоксирибозы .

Нуклеотидные звенья макромолекул ДНК могут содержать аденин, гуанин, цитозин и тимин . Состав РНК отличается тем, что вместо тимина присутствует урацил .

Молекулярная масса ДНК достигает десятков миллионов а.е.м. Это самые длинные из известных макромолекул. Значительно меньше молекулярная масса РНК (от нескольких сотен до десятков тысяч). ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК – в рибосомах и протоплазме клеток.

При описании строения нуклеиновых кислот учитывают различные уровни организации макромолекул: первичную и вторичную структуру.

Первичная структура нуклеиновых кислот – это нуклеотидный состав и определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи.

Источник

Лекция 7.

• Нуклеиновые кислоты (НК) – природные биополимеры нуклеотидов, построенные из

нуклеотидов, связанных 3′,5′ — фосфодиэфирными связями. Вещества наследственности. Высокомолекулярные (мол. масса от 5 тыс. до 10 млн.) твердые вещества кислотной природы, умеренно и плохо растворимые в воде, растворимы в щелочах, нерастворимы в органических растворителях. • По составу, строению и функциям НК делятся на 2 класса: • ДНК – дезоксирибо нуклеиновые кислоты, построены из дезоксирибо нуклеотидов – сохраняют наследственную (генетическую) информацию. • РНК — рибо нуклеиновые кислоты, построены из рибо нуклеотидов – участвуют в сохранении и использовании генетической информации.

• Все НК in vivo связаны с белками:

• ДНК кодируют и сохраняют генетическую информацию в клеточных ядрах ( ядерная ДНК ) и в матриксе митохондрий ( митохондриальная ДНК ), образуют нуклеопротеидные комплексы . • РНК содержатся в ядрах и митохондриях, рибосомах и цитозоле, делятся на: • Информационные ( матричные ) РНК – кратковременно сохраняют генетическую информацию • Транспортные РНК – транспортируют аминокислоты к рибосомам • Рибосомальные РНК – входят в состав рибосом • Малые интерферирующие РНК – участвуют в регуляции биосинтеза белка и процессинга РНК

Гидролиз нуклеопротеинов.

• Протекает ступенчато: нуклеопротеины в кислой (или нейтральной in vivo) до НК , НК в щелочной среде до нуклеотидов , а затем до нуклеозидов , а нуклеозиды – в кислой среде до азотистых оснований и пентоз (( 2- дезокси)-D-рибозы )): • Нуклеопротеин + Н 2 О/Н+ → НК + белок • НК + Н 2 О/OH- → нуклеотиды → нуклеозиды + фосфаты • Нуклеозиды + Н 2 О/H+ → азотистые основания + пентоза

Азотистые основания нуклеиновых кислот.

• Азотистые основания – гетероциклические ароматические соединения – бесцветные кристаллические высокоплавкие вещества, термически и термодинамически устойчивые, плохо растворимые в воде (лучше – в горячей) и органических растворителях, слабые основания. • Классифицируются на: пиримидиновые ( тимин (Т) , цитозин (Ц) , урацил (У) ) и пуриновые ( аденин (А) , гуанин (Г) ). Т содержится только в ДНК , а У – только в РНК . • В составе НК также имеются модифицированные азотистые основания . • Азотистые основания метаболизируют окислением с образованием производных – гипоксантина , ксантина и мочевой кислоты . Мочевая кислота (2,6,8-триоксопурин) – конечный продукт метаболизма пуриновых азотистых оснований.

Лактим-лактамная таутомерия азотистых оснований НК.

• Для Т , Ц , У и Г характерна					лактим-лактамная
таутомерия .	OH				O
	C N	C	N H

•

лактим

лактам

• In vivo Т , Ц , У и Г в составе НК, нуклеозидов и нуклеотидов присутствуют в виде полных лактамов. • Таутомерия урацила.

OH	O	OH		O		O
N	N H	N	N	N H
N OH	N OH	N	O	N	OH	N	O
Полный	H	H	H

лактим	Полный
лактам

Азотистые основания нуклеиновых кислот.

Пиримидиновые АО

Пуриновые АО

O

NH 2

O

NH 2

7

O

4

1

H 3 C

3

H

H

6

5

H

N

N

N

5

N

2

N

N

8

N

2

N 1

O

N O

N

O

N 4 N 9

H 2 N N

N

H

H

3

H

H

H

гуанин

тимин

цитозин

урацил

аденин

• В структуре природных НК А комплементарен Т (в ДНК ) или У (в РНК ) (образуют 2 водородные связи), Г комплементарен Ц (образуют 3 водородные связи).

Мочевая кислота.

• Бесцветное кристаллическое вещество, слабая двухосновная кислота (в водных растворах), плохо растворяется в воде (лучше – при рН > 7) и органических растворителях.

O	O	O
HN	H	HN	H	2 NaOH HN	H
	N		N		N
O N		N O	HO N	N	OH — 2 H 2 O NaO	N N ONa
•	H	H

• In vivo присутствует в виде смеси кислоты и мононатриевой соли ( урата натрия) – конечный продукт окисления пуринов в организме, удаляется с мочой (до 2 г/сут). При избыточном образовании ураты образуют камни в почках ( мочекаменная болезнь ) и откладываются в суставах ( подагра ).

Нуклеозиды.

• Нуклеозиды – природные β-N-гликозиды D-рибозы ( рибонуклеозиды ) или 2-дезокси-D-рибозы ( дезоксирибонуклеозиды ) с азотистыми основаниями НК – твердые вещества, умеренно растворимые в воде и нерастворимые в органических растворителях – компоненты нуклеотидов и НК . • По природе углевода делятся на рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды . • По природе азотистого основания делятся на пиримидиновые и пуриновые . • Альдопентоза связана с азотистым основанием β-N- гликозидной связью, устойчивой в щелочной и нейтральной средах; в кислой среде in vitro нуклеозиды распадаются на компоненты ( пуриновые легче, чем пиримидиновые) . Пурины прикреплены к альдопентозе атомом N-9, пиримидины – атомом N-1.

Некоторые нуклеозиды.

O

O

NH 2

NH 2

H C

N

H

H 3 C

N

H

N

N

3

HOH 2 C

O

N

1

O

HOH 2 C

O

N

O

HOH 2 C

O

N 1

O

HOH 2 C

O

N O

HO

OH

HO

H

HO

OH

HO

H

риботимидин

тимидин

цитидин

дезоксицитидин

O

NH 2

O

N H

N

N

N

NH

HOH 2 C

O

N

O

HOH C

O

N

N

HOH 2 C

O N N

NH 2

2

HO

OH

HO

OH

HO

H

уридин

аденозин

дезоксигуанозин

Источник

Высшие природные полимеры — Белки и Нуклеиновые кислоты

В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 58.761 образовательному учреждению . Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников Вашего образовательного учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».

Курс профессиональной переподготовки

Руководство электронной службой архивов, библиотек и информационно-библиотечных центров

К данной скидке мы можем добавить скидку Вашего образовательного учреждения (она зависит от того, сколько Ваших коллег прошло курсы «Инфоурок»)

В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 58.761 образовательному учреждению . Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников Вашего образовательного учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

К данной скидке мы можем добавить скидку Вашего образовательного учреждения (она зависит от того, сколько Ваших коллег прошло курсы «Инфоурок»)

В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 58.761 образовательному учреждению . Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников Вашего образовательного учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».

Инновационные транспортные технологии и их инвестиционная поддержка

Описание презентации по отдельным слайдам:

2 слайд Цель урока:
Закрепить и углубить представления учащихся о природных полимерах на примере белков и нуклеиновых кислот.
Систематизировать знания о составе, строении, свойств и функции белков.
Иметь представление о химическом и биологическом синтезе белков, создании искусственной и синтетической пищи.
Расширить представление о составе и строении нуклеиновых кислот. Уметь объяснять построение двойной спирали ДНК по принципу комплементарности. Знать роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности организмов.
Продолжить развитие навыков самообразования, умения слушать лекцию, выделять главное. Делать записи по составлению плана или тезисов. Развивать познавательный интерес учащихся, устанавливать межпредметные связи (с биологией).

3 слайд Первая группа
H, O, N, C
(макроэлементы)
Вторая группа
P, S, Ka, Na,
Ca, Mg, Fe, Cl
Третья группа
Zn, Cu, J, F и др.
(микроэлементы)
Химические элементы,входящие
в состав клетки
H
N

Источник