Строение и функции нуклеотидов.

Функции:

1. Структурная (мономеры НК)

2. Энергетическая (АТФ)

3. Регуляторная (АМФ - посредник, осуществляющий связь между гормонами и внутриклеточными молекулами).

4. Каталитическая (В₁, В₁₂ – в роли коферментов для синтеза ферментов).

Строение.

Молекула состоит из 3 частей:

1. АО

2. Остатки фосфорной кислоты

3. Пятиуглеродный сахар.

Образование нуклеотидов происходит в два этапа.

1. В результате конденсации образуется нуклеозид.

2. К нуклеозиду присоединяется фосфорная кислота.

Названия нуклеотидов происходит от соответствующего основания.

Аденил – адениловый

Гуанин – гуаниловый

Цитозин – цитидиловый

Тимин – тимидиловый

Урацил – уридиловый.

Образование ди- и полинуклеотидов.

Динуклеотид – соединение, состоящие из остатков двух нуклеотидов. Образуется при конденсации двух нуклеотидов с образованием фосфодиэфирной связи (ФДЭ) между 3 углеордом остатка сахара и 5 углеродом остатка нуклеотида. Образовываться связи могут постоянно. ФДЭ связи прочные.

Виды НК.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

РНК – рибонуклеиновая кислота

ДНК

Содержиться в хромосомах, митохондриях, пластидах.

ДНК – линейный биополимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей.

Функция: хранение и передача наследственной информации.

Мономер: дезоксирибонуклеотид.

Строение мономера.

Структура ДНК.

Различают первичную, вторичную, третичную.

1. Первичная – полинуклеотидная цепь из дезоксирибонуклеотидов с помощью ФДЭ связей.

2. 2. Вторичная – двойная спираль, состоящая из двух антипараллельных цепей с комплиментарной последовательностью. Состав ДНК впервые исследовал в 50х годах XX века Чаргофф, открывший ряд общих закономерностей.

Правила Чаргоффа.

A. В любом фрагменте ДНК содержание пуриновых оснований равно содержанию пиримидиновых. ∑ (А+Г) = ∑ (Ц+Т).

B. Содержание А=Т, Ц=Г.

3. Трехмерная модель ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953г – Д,Уотсоном и Ф. Криком. 1962 – они получили Нобелевскую премию. В создании модели использовались биологические и рентгено – структурные данные о строении ДНК и закономерности Чаргоффа.

Основные принципы строения ДНК.

1. Молекула ДНК построена из двух спиральных цепей, причем каждый виток составляет 3,4 нм и соответствует 10 парам АО. Диаметр ДНК – 2 нм.

2. Обе цепи закручиваются одна вокруг другой по общей оси, образуя двойную спираль. Цепи антипараллельны: против 3^' конца одной цепи находится 5' конец другой цепи.

3. Каждая цепь состоит из сахарофосфатного остова с внешней стороны и АО внутри.

4. Обе цепи комплементарны друг другу т.е. последовательность АО в одной цепи определяет последовательность АО в другой цепи. Оказалось, что пуриновые основания в одной цепи связаны с пиримидиновыми основаниями другой цепи. Связи водородные. А и Т связаны двумя связями, Ц и Г связаны тремя связями.

Третичная структура ДНК связана с 3D пространственной организацией. Наблюдается в хромосомах эукариот (не изучено).

РНК.

Содержится в ядре, ядрышке, цитоплазме, рибосомах, митохондриях.Мономер – рибонуклеотид.

Строение: Линейный полинуклеотид, однако могут образовывать водородные связи в т-РНК. Цепи РНК короче ДНК. Молекулярная масса меньше.

Синтез РНК происходит в ядре, на матричной цепи ДНК с участием фермента полимеразы. Содержание РНК меняется. Наибольшее количество РНК находится в процессе деления и биосинтеза белка.

Виды РНК: и-РНК, т-РНК, р-РНК.

И-РНК. 3-5 % всех РНК клетки. Молекула состоит из 300-3000 нуклеотидов. Длина зависит от длины фрагмента ДНК, на котором синтезировалась И-РНК. Линейная полинуклеотидная цепь. Функции: матрица для синтеза белков, передача информации о структуре ДНК из ядра в цитоплазму.

Т-РНК. 15 %. Короткие цепи из 70 нуклеотидов. Более 30 видов с характерной последовательностью.Характерная структура «клеверный лист».

4 плеча:

1. Акцепторное – место присоединения аминокислоты.

2. Антикодоновое – присоединение антикодона.

3,4 – плечи – боковые- стебель, образованный комплементарными АО и петель из неспаренных АО.

Функция: транспорт АК к рибосомам.

Р-РНК. 80-85 %, в цитоплазме, где связана с белками, образуя рибонуклеины, в составе рибосом. Молекулы длинные – 3000-5000 нуклеотидов. Одноцепочные молекулы. Функция: структурная, образование рибосом.

АТФ.

Энергия, освобождающаяся при распаде веществ, используется не сразу, а запасается в виде АТФ.

Функция: универсальный переносчик и аккумулятор энергии.

Строение.

Свободный мононуклеотид, присутствуют макроэргические связи, макроэрг.

Макроэргами также являются АДФ, АМФ, ГДФ.

АТФ нестабилен, при гидролизе АТФазой происходит отщепление PO₃, выделение энергии 40 кДж.

Используется энергия на деление клетки, дыхание, движение.

 

 

 

Раздел 2.

Формы жизни.

Неклеточная форма жизни.

Вирусы

В силу особенностей организации вирусы не относят ни к одному из существующих царств, а выделяют как отдельную ветвь.

Вирусы – неклеточная форма жизни, являющаяся паразитами на генетическом уровне, сверхмельчайшие организмы (20-3000нм), являются облигатными паразитами, существуют только в клетке хозяина.

Существует несколько гипотез появления вирусов:

1. От клеточных организмов.

2. От беглой НК, которая приобрела способность двигаться.

3. В результате дегенерации клеточных организмов.

Открытия вирусов.

1892 – Дмитрий Иосифович Ивановский получил экстракт возбудителя табачной мозаики.

1898 – Бейерник предложил название «Вирусы».

1917 – Открыт бактериофаг - вирус, поражающий бактерии.

Обитают повсеместно, поражают все. Описано более 500 вирусов, поражающих теплокровных животных. Около 3000 поражающих растения.

Особенности вирусов:

1. Проявляют жизнь только в теле хозяина.

2. Вне клетки ведут неживое состояние.

3. Способны кристаллизироваться.

4. Вирусы – существа на грани живого и неживого.

Черты сходства:

1. Способность к репродукции.

2. Наличие свойств наследственности и изменчивости.

Черты отличия:

1. Не имеют клеточного строения.

2. Обязательные паразиты.

3. Нет метаболизма.

4. Нет роста.

5. Не способны к делению

6. Стратегия – стремительное постоянное размножение.

Вирусы имеют спиральное или кубическое строение.

Общий план строения.

Находясь в клетке хозяина, представляют собой молекулу ДНК или РНК. НК окружена капсидом.

Организация генома.

Геном – генетический материал вируса. Гаплоидный.

ДНК - содержащие

РНК-содержащие

1 НК бактериофаги

2 НК Аденовирус, герпес, оспа

1 НК Грипп, ВТМ, вирус бешенства.

2 НК ВИЧ

 

Вирусы являются возбудителями таких заболеваний как оспа, гепатит, ветрянка, грипп, энцефалит, корь, свинка, герпес, СПИД. Также ящур крупного скота, чума птиц.

Размножение вирусов происходит в три этапа:

1. Репликация вирусной НК.

2. Синтез вирусных белков.

3. Сборка вибриона.

 

Репликация ДНК (РНК) внутри организма.

1. Адсорбция (прикрепление вируса к поверхности клетки)

2. Инъекция (проникновение в клетку и введение НК)

3. Репликация молекул вирусной НК (за счет нуклеотидов клетки хозяина)

4. Синтез вирусных белков на рибосомах

5. Сбор вирусных частиц

6. Лизис – выход клеток из клетки-хозяина. У бактерий вызывает гибель клетки. У эукариот выход в окружающую среду.

Фаги.

Бактериофаги – вирусы бактерий. Паразиты прокариот на генетическом уровне. Размеры: 20-200 нм.

Строение.

Кубическая форма.

Тело: головка (икосаэдр), сердцевина вируса – 1 цепь ДНК, полый стержень, по которому ДНК попадает в клетку, «воротничок» для закрепления на поверхности клетки.