Нуклеиновые кислоты это мономеры

В составе нуклеотидов к молекуле рибозы или дезоксирибозы с одной стороны присоединено азотистое основание, а с другой остаток фосфорной кислоты Нуклеотиды соединяются между собой длинные цепи Остов такой цепи образуют регулярно чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, а боковые группы этой цепи четыре типа нерегулярно чередующихся азотистых оснований. Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей. Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги Подробнее. Классические концепции понимают развитие как поступательное и безальтернативное движение Развитие подчиняется строгому закону причинности По причинным цепочкам ход развития может быть просчитан как прошлое, так и будущее Развитие ретросказуемо и предсказуемо Настоящее определяется прошлым, а будущее настоящим. В традиционной картине мира обусловленности отсутствует всякий риск, ибо протекание событий одновариантно и прогнозируемо Синергетика же постулирует многовариантное видение мира, которое раскрывает перед человечеством возможность выбора с мерой ответственности за этот выбор Основные идеи синергетики. Синергетика является одновременно и методом, и наукой об управлении сложноорганизованными системами Главным рычагом этого управления является не сила, а правильная направленность, архитектура воздействия на сложноорганизованную среду. Рассмотренные различные аспекты проблемы развития дают основание утверждать, что развитие это особый тип изменений, благодаря которым мы получили тот мир, котором живем Многообразие природных и социальных феноменов не было дано изначально, а появилось результате развития некоего исходного количества видов и форм Поэтому невозможно понять мир вне контекста развития, но сам процесс развития становится все более комплексным и сложным, и объяснить его исходя из какойлибо одной теоретической модели практически невозможно. В силу своих родовых качеств человек должен бороться с природой Но этой борьбе не может быть победителей, потому что человек является частью биосферы и, уничтожая природу, человек губит самого себя, не замечая этого, как он не замечает радиоактивного излучения. Таким образом, становится очевидным, что проблемы телесности, функционирования человеческого тела являются важной частью картины мира, а также предметом медицины науки, изучающей причины возникновения болезней человека, закономерности их развития, методы их распознавания и лечения, а также формы оптимальной организации медицинской помощи населению. Естественно, медицина не всегда была наукой, но всегда существовала как часть человеческой культуры, занимающаяся проблемами здоровья человека Являясь частью культуры определенного народа и определенной эпохи, медицина поразному разное время объясняла причины болезней и рекомендовала разные способы их лечения.

Все вышеперечисленные факторы конечном счете непосредственно определяют эволюцию болезней, изменение их тяжести, симптоматики, характера осложнений, ведут к исчезновению старых и возникновению новых болезней, резко изменяют характер заболеваемости Широкое распространение настоящее время получили заболевания, возникновении которых большую роль играют психоэмоциональные факторы Усиливающаяся социализация жизни современного человека сказывается на его соматической телесной патологии Такие факторы, как профессия, отношение человека к труду, атмосфера производственного коллектива, оказывают существенное влияние на состояние его соматического и психического здоровья. На разных ступенях социальноэкономической зрелости общества требования, предъявляемые к уровню нервнопсихических и мышечных, физических затрат, неодинаковы В условиях научнотехнической революции все более возрастают требования к нервнопсихическим механизмам человека. С переходом от одной ступени общественного развития к другой все более усложняются психоэмоциональные отношения людей Все каналы эмоциональной взаимосвязи ныне до предела заполнены, а иногда перегружены Нервная система человека подвергается постоянной, все возрастающей эмоциональнопсихической бомбардировке, начиная от здоровых, тонизирующих, и кончая отрицательными, даже болезнетворными эмоциями Возрастает темп жизни, укорачиваются сроки морального износа техники, происходит устаревание некоторых профессий, убыстряется развитие науки, техники, культуры и Все это предъявляет новые, повышенные требования к внутренним ресурсам человека, важным компонентом которых является психическое здоровье и эмоциональное равновесие. Если современный этап общественного развития характеризуется ускорением темпов жизни во всех сферах, то скорости психофизиологических и соматических реакций организма нередко оказываются слишком замедленными, отстают от ритмов социальной и производственной жизни, возникает социальнобиологическая аритмия как общая предпосылка возникновения многих заболеваний. Не менее удручающими являются показатели влияния некоторых компонентов окружающей среды на здоровье человека Так, достоверно известно, что загрязненность воздуха вызывает заболевания органов дыхания, кровообращения, пищеварения и Кроме того, она является важнейшей из причин накопления мутаций организма, влияющих на генотип человека. В условиях форсирования экологических преобразований и их возрастающего воздействия на здоровье населения особое значение приобретает изучение социальногенетических проблем биосферы и здоровья человека. В зависимости от строения нуклеотидов различают два класса нуклеиновых кислот. Выделение растением капелек воды гуттация демонстрирует наличие корневого давления.

Растение непрерывно испаряет воду через устьица Этим создается возможность нового притока воды к листьям Присасывающее действие испарения играет большую роль передвижении воды по растению Устьица могут раскрываться и закрываться, образовывать то широкую, то узкую щель На свету устьица раскрываются, а темноте и при слишком большой потере воды закрываются В зависимости от этого испарение воды то идет интенсивно, то сильно сокращается Часть воды все время испаряется через кутикулу, однако это испарение идет гораздо слабее, чем через устьица. Если срезать стебель растения около самого корня, из пенька начинает сочиться сок Это показывает, что корень и сам нагнетает воду стебель Следовательно, поступление воды растение зависит не только от испарения воды через листья, но и от корневого давления Оно перегоняет воду из живых клеток корня полые трубки омертвевших сосудов Так как клетках этих сосудов нет цитоплазмы, вода беспрепятственно движется по ним к листьям, где испаряется через устьица Пока почве есть влага, растение растет и развивается нормально Но вот перестали выпадать дожди, наступает засуха, и растение испытывает недостаток воды и растворимых ней минеральных веществ нем перестает образовываться новое вещество, рост и развитие прекращаются Кроме того, растение начинает повреждаться от перегрева на листьях и стебле появляются пятна ожогов Особенно сильно повреждается растение от ожогов при суховее сухом горячем ветре Растение увядает и, если погода не изменится к лучшему, гибнет. Вода почве один из основных ее компонентов Она находится сложном взаимодействии с твердой фазой. Непосредственно для питания растений имеет значение только гравитационная и капиллярная вода, а остальные формы почвенной влаги, кроме небольшой части пле ночной, растениям недоступны. Сорбированная вода удерживается на поверхности почвенных частиц сорбционными силами, то есть молекулы воды притягива ются к твердым частицам почвы и прочно удерживаются ими Эту форму воды подразделяют на два вида пленочную и гигро скопическую. Остановимся подробнее на нуклеотидах Известно, что нуклеотиды называются аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил азотистые основания, они представлены на рисунке ниже. Нуклеотиды это мономеры нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты эукариотических клетках находятся ядре Они есть у всех живых организмов у тех, у кого нет ядра, нуклеиновые кислоты все равно есть они находятся центре клетки у бактерий и образуют нуклеоиды Мономеры, из которых потом строятся нуклеиновые кислоты, состоят из азотистого основания, остатка сахара дезоксирибоза или рибоза и фосфата Сахара вместе с азотистым основанием называются нуклеозидами аденозин, гуанозин, тимидин, цитидин Если к ним присоединены 1, 2, или 3фосфорных остатка, то вся эта структура называется Соответственно, нуклеотизид монофосфатом, дифосфатом или трифосфатом или нуклеотидом аденин, гуанин, тимин, цитозин. Нуклеотиды способны взаимодействовать друг с другом, при этом выбрасывается два фосфора, и между соседними нуклеотидами образуется связь В молекуле фуранозы молекулы углерода пронумерованы С первым связано азотистое основание Когда образуется цепочка нуклеотидов, связь осуществляется между пятым углеродом одной и третьим углеродом другой фосфорной кислоты Поэтому цепочке нуклеиновых кислот выделяют разные неравнозначные концы, относительно которых молекула не симметрична. В силу пространственного расположения сахарофосфатного остова и нуклеотидов, когда нуклеотиды накладывают один на другой и сшивают через сахарофосфатный остов, цепочка начинает заворачиваться, тем самым образуя знаменитую двойную спираль. Липиды представляют собой соединения жирных кислот с глицерином эфиры Например, на рисунке изображен лецитин.

В клетке важную роль играют липиды, которых к глицерину присоединен остаток фосфорной кислоты и 2 жирных кислоты Они называются фосфолипидами Молекулы фосфолипидов имеют полярную то есть гидрофильную, хорошо растворимую группу на одном конце молекулы и длинный гидрофобный хвост К фосфолипидам относится фосфатидилхолин. Биологическая роль нуклеиновых кислот заключается хранении, реализации и передаче генетической информации Возможно, что нуклеиновые кислоты обеспечивают различные виды биологической памяти иммунологическую, нейрологическую и а также играют существенную роль регуляции биосинтетических процессов. В природе известно более 150 различных аминокислот, но построе нии белков живых организмов обычно участвуют только 20 Длинная нить последовательно присоединенных друг к другу аминокислот представляет первичную структуру молекулы белка она отображает его химическую формулу Обычно эта длинная нить туго скручивается спираль, витки которой проч но соединены между собой водородными связями Спирально скрученная нить молекулы это вторичная структура, молекулы белка Такой белок ужет рудно растянуть Свернутая спираль молекула белка затем скручивается веще более плотную конфигурацию третичную структуру У некоторых бел ков встречается еще более сложная форма четвертичная структура, напри мер у гемоглобина В результате такого многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и собирается ком пактный комок глобулу Только глобулярный белок выполняет клетке свои биологические функции. Белки клетке выполняют множество функций участвуют ее строе нии, росте и во всех процессах жизнедеятельности Без белков жизнь клетки невозможна. Последовательность расположении нуклеотидов молекуле дик определяет наследственную информацию клетки. Джеймс Уотсон и английский физик Френсис Крик За это открытие ученые были удостоены 1962 Нобелевской премии Они доказали, что молекула. Нуклеиновые кислоты это сложные полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В основе одной и той же молекулы нуклеиновой кислоты обычно присутствуют нуклеотиды, моносахариды представлены либо только рибозой или только дезоксирибозой. Первые два компонента обеспечивают соединение нуклеотидов цепочке При этом может использоваться либо рибоза или дезоксирибоза Соответственно, различают. Биополиме ры класс полимеров, встречающихся природе естественном виде, входящие состав живых организмов белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды Биополимеры состоят из одинаковых или разных звеньев мономеров Мономеры белков аминокислоты, нуклеиновых кислот нуклеотиды, полисахаридах моносахариды.

Строение и номенклатура нуклеотидов В состав нуклеотида входят три компонента фосфат сахар основание. Номенклатура Соединение, состоящее из основания и углевода, называется нуклеозидом Азотистые основания соединяются с 1 углеродным атомом пентозы βгликозидной связью. В состав дезоксирибонуклеотида входитвходит одно из азотистых оснований А, Г, Т или Ц, пентоза дезоксирибоза и остаток фосфата Таким образом дезоксирибонуклеотиды различаются только азотистыми основаниями. Стэкингвзаимодействиями, которые возникают между плоскими азотистыми основаниями, расположенными стопкой друг над другом двойной спирали. Остановимся подробнее на нуклеотидах Известно, что нуклеотиды называются аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил азотистые основания, они представлены на рисунке ниже.

Полинуклеотидная цепь образуется результате реакций конденсации нуклеотидов При этом между 3 углеродом остатка дезоксирибозы одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого возникает фосфоэфирная связь относится к категории прочных ковалентных связей Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5 углеродом его называют 5 концом, другой 3 углеродом 3 концом. Из принципа комплементарности следует, что последовательность нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов другой. Нуклеиновые кислоты это биополимеры, наряду с белками играющие наиважнейшую роль клетках живых организмов Нуклеиновые кислоты отвечают за хранение, передачу и реализацию наследственной информации. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды таким образом они сами представляют полинуклеотиды. Химические связи между частями нуклеотида ковалентные, образующиеся результате реакций конденсации с выделением молекул воды Конденсация обратна гидролизу. В составе нуклеотидов нуклеиновых кислот обычно встречаются следующие азотистые основания аденин А, гуанин Г, G, цитозин Ц, C, тимин Т, урацил. Именно наличие остатков фосфорной кислоты молекулах нуклеиновых кислот определяет их кислотные свойства. При образовании полинуклеотида нуклеиновой кислоты остаток фосфорной кислоты предыдущего нуклеотида соединяется с 3м атомом углерода пентозы следующего нуклеотида Связь образуется такая же как между 5м атомом углерода сахара и фосфорной кислотой самом нуклеотиде ковалентная фосфоэфирная.

Таким образом, остов молекул нуклеиновых кислот составляют пентозы, между которыми образуются фосфодиэфирные мостики посути остатки пентоз и фосфорных кислот чередуются От остова сторону отходят азотистые основания На рисунке ниже представлена часть молекулы рибонуклеиновой кислоты. Были открыты во второй половине 19 века Фридрихом Мишером, который выделил из ядер гноя сперматозоидов лосося вещество, которое назвал нуклеин Позже это вещество было отчищено от белков и было выяснено, что это фосфоорганическая кислота С точки зрения строения нуклеиновые кислоты представлены биополимерами, мономерами, которых являются нуклеотиды Т нуклеиновые кислоты это полинуклеотиды Нуклеотиды это сложные органические соединения, состоящие из трех компонентов азотистое основание, пентоза, фосфатный остаток количестве от 1 до 3 с точки зрения строения нуклеотиды являются фосфорилированными нуклиозидами Нуклеозиды это соединения пентозы со сложным гетероциклическим соединением азотистым основанием. Вода составе нуклеозидов встречаются два вида азотистых оснований, которые являются производными двух типов гетероциклов пуринов и пиримидинов Наиболее просто устроены пиримидиновые основания. Все пиримидиновые основания могут образовывать водородные связи с водой, к они имеют электроотрицательные атомы, которые способно сдвигать электронную плотность на себя. Нуклеозиды это производные азотистых оснований, образуются за счет образования Nгликозидной связи между первым атомом углерода пентозе и первым атомом азота пиримидину или девятым атомом азота пурине.

Аденин, гуанин и цитозин встречаются как дезокси так и рибонуклеозидах, а тимин образует устойчивые связи с дезоксирибонуклеозидами и урацил с рибонуклеозидами. Нуклеотиды образуются из нуклеозидов за счет образования фосфоэфирной связи между фосфатным остатком и 5 гидроксильной группы К нуклеозиду может присоединится от 1 до 3 фосфатных остатков Фосфатные связи нуклеотидах богаты энергией, при расщеплении одной фосфатной группы выделяется 36, 36 кДж энергии Легче всего отщепляется третий фосфатный остаток, а труднее первый В качестве энергии можно использовать только две связи. Эти молекулы являются сигнальными молекулами системе вторичных посредников. Виды нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации Они были открыты 1869 швейцарским биохимиком Ф Мишером ядрах лейкоцитов, сперматозоидов лосося Впоследствии нуклеиновые кислоты обнаружили во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах. Нуклеотиды структурные компоненты нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры мономерами которых являются нуклеотиды. Биологический смысл репликации заключается точной передаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток. Нуклеиновые кислоты занимают особое место среди органических веществ клетки Они впервые были выделены из ядер клеток, за что и получили свое название от лат нуклеус ядро Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены цитоплазме и некоторых других органоидах клетки Но первоначальное название за ними сохранилось. Нуклеиновые кислоты, как и белки, являются полимерами, но их мономеры нуклеотиды имеют более сложное строение Число нуклеотидов цепи может достигать 30000 Нуклеиновые кислоты наиболее высокомолекулярные органические вещества клетки. Эти основания попарно соответствуют друг другу по строению А Т, Г Ц и могут легко соединяться при помощи водородных связей Такие парные основания называют комплементарными от лат комплементум дополнение.

Что такое комплементирность Назовите ком племен тарные основания Какие связи образуются между ними. Нуклеиновые кислоты это фосфорсодержащие нерегулярные гетерополимеры Открыты 1868 Г Ф Мишером. Нуклеиновые кислоты содержатся клетках всех живых организмов Причем, каждый вид организмов содержит свой, характерный только для него набор нуклеиновых кислот В природе насчитывается более 1 200 000 видов живых организмов от бактерий и человека Это значит, что существует около 10 10 различных нуклеиновых кислот, которые построены всего лишь из четырех азотистых оснований Каким образом четыре азотистых основания могут закодировать 10 10 нуклеиновых кислот Приблизительно так же, как и мы кодируем наши мысли на бумаге Мы устанавливаем последовательность из букв алфавита, группируя их слова, а природа кодирует наследственную информацию, устанавливая последовательность из множества нуклеотидов. Азотистые основания имеют циклическую структуру, состав которой наряду с другими атомами С, О, Н входят атомы азота Благодаря этому эти соединения получили название азотистые С атомами азота связаны и важнейшие свойства азотистых оснований, например, их слабоосновные щелочные свойства Отсюда эти соединения и получили название основания. В природе состав нуклеиновых кислот входят всего пять из известных азотистых оснований Они встречаются во всех типах клеток, начиная от микоплазм и до клеток человека. В результате соединения азотистого основания и пентозы образуется нуклеозид Нуклеозид, соединенный с остатком фосфорной кислоты нуклеотид. Значение нуклеиновых кислот очень велико Особенности их химического строения обеспечивают возможность хранения, переноса цитоплазму и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются каждой клетке Белки обусловливают большинство свойств и признаков клеток Понятно поэтому, что стабильность структуры нуклеиновых кислот важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и организма целом Любые изменения строения нуклеиновых кислот влекут за собой изменения структуры клеток или активности физиологических процессов них, влияя таким образом на жизнеспособность. Рибосомные субчастицы отделяются друг от друга после окончания синтеза полипептидной цепи. Нуклеиновые кислоты высокомолекулярные соединения с молекулярными массами от 200 до нескольких миллионов Они были открыты 1869 швейцарским химиком Ф Мишером ядрах лейкоцитов, входящих состав гноя Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.

Благодаря такому взаимодействию оснований обеспечивается достаточная прочность двойной спирали. Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите. Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь Образовательный форум. Нуклеиновые кислоты сложные биологические полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Замечательным свойством живых клеток является их способность к воспроизводству себе подобных с почти идеальной точностью на протяжении многих поколений Конечно, под влиянием различных факто ров внешней и внутренней среды происходили и проис ходят определенные наследственные изменения мутации, результате чего живые организмы приоб ретают новые качества, усиливающие или снижающие их способность к выживанию Однако есть все основа ния считать, что по размеру, форме, структуре стро ительных белков многие современные бактерии, например, во многом сходны с жившими миллионы лет назад. Доказано, что материальной основой воспроиз водства являются нуклеиновые кислоты которые хранят генетическую информацию и реализуют ее путем синтеза белковых молекул Специфичность синтезированных белков и определяет структурное и функциональное многообразие клеток органов и тка ней, том числе у человека.

Нуклеиновые кислоты это высокомолекулярные соединения, характеризующиеся определенным элементарным составом и распадающиеся при гидролизе на азотистые основания, пентозу и фосфорную кислоту. Азотистые основания это гетероциклические соединения с основными свойствами В состав нуклеиновых кислот входят основания пуринового и пиримидинового ряда Их называют также нуклеи новыми основаниями. Пуриновые основания нуклеиновых кислотах аденин 6аминопурин и гуанин 2амино6гидроксипурин, которые обычно обозначаются заглавны ми буквами А. В природе эти соединения встречаются как кетонной, так и енольной форме Однако составе нуклеи новых кислот они представлены только кетонной фор. Соединение азотистого основания с пентозой на зывается нуклеозидом связь при этом образуется между азотом 9м положении пуриновых или 3м положении пиримидиновых оснований и углеродом 1м положении пентозы. Остаток фосфорной кислоты присоединяется мононукле отиде к гидроксильным группам пентозы. Углеродные атомы пентозы обозначаются цифрами со штрихом отличие от обо значений атомов основания К одному атому пентозы могут присоединяться от одного до трех остатков фосфорной кисло. Название мононуклеотида состоит из названия нуклеозида, указания места присоединения и количества остатков фосфорной кислоты. Название рибонуклеозидов пуринового ряда имеет характер ное окончание озин, а пиримидинового ряда идин. В названии мононуклеотидов, содержащих дезоксирибозу, используется дополнительная приставка дезокси. Остатки фосфорной кислоты обозначаются соответственно α, β и γ Введение βостатка и γостатка повышает свободную энергию реакции гидролиза таких соединений до 50 кДж моль Это количество энергии сохраняется нуклеозидтрифосфатах и может быть использовано для проведения потребляющих энергию сопряженных химических реакций клетке Соединения, которых изменения свободной энер гии реакции гидролиза превышают значения 40 кДж моль, по лучили название макроэргов Макроэргические связи таких соединениях обозначаются значком.

Нуклеотид образован азотистым основа нием, остатком сахарапентозы и остатком ортофосфорной кислоты рис 2 19 Особен ности нуклеотидов основном определяются азотистыми основаниями, входящими их состав, поэтому даже условно нуклеотиды обозначаются по первым буквам их назва. Рассмотрим сначала азотистые основания Они представляют собой молекулы, включающие циклы с чередующимися двойными связями, образованные атомами углерода и азота Азотистые основания делятся на два типа. Нуклеотиды это и есть мономеры полимерных нуклеиновых кислот Однако сначала следует упомянуть, что некоторые мономерные и димерные нуклеотиды являются одними из самых важных биологических молекул, вовлеченных энергетическую систему клетки И пожалуй, самым важным веществом здесь является аденозинтрифосфат. Теперь нам необходимо ознакомиться со способностью азотистых оснований образовывать водородные связи друг с другом Их конфигурация такова, что аденин может образовывать две водородные связи с тимином или урацилом, а гуанин три водородные связи с цитозином, тогда как прочих сочетаниях образование водородных связей не происходит силу стерических геометрических причин Иначе говоря, указанных парах пурин пиримидин и только них основания подходят друг к другу принято говорить, что они комплементарны. Таким образом, мы здесь впервые встречаемся с этим довольно архаичным термином, который был введен тогда, когда о том, что это такое, были еще весьма смутные представления Потом понятие гена несколько раз уточнялось до тех пор, пока фактически стало ненужным Тем не менее, оно осталось, причем достаточно нестрогом употреблении В настоящее время всякий раз, когда следует изъясняться точно, слово ген не используется Но от него никуда не денешься нестрогом обсуждении, даже вполне научном. Итак, мы увидели принципиальную схему технологии производства белка На что мы можем обратить внимание. Каждое сочетание трех смежных нуклеотидов, которое кодирует аминокислоту, носит название кодон Заметим, что не всякая последовательность нуклеотидов чтото кодирует, не всякий триплет является кодоном Как следует из механизма трансляции, если шесть нуклеотидов кодируют две аминокислоты, то три смежных нуклеотида со второго по четвертый или с третьего по пятый не кодируют ничего это следует из механизма трансляции Кодонами нашем случае будут только нуклеотиды с первого по третий и с четвертого по шестой Таким образом, у генетического кода есть свойства непрерывности и неперекрываемости осмысленной последовательности нуклеотидов кодоны идут друг за другом впритык первые три, следующие три и Если бы соседние кодоны перекрывались, возможности кода были бы ограниченными. Каждому кодону соответствует какаято аминокислота трем кодонам не соответствует никакая аминокислота это так называемые стопкодоны на них синтез белка обрывается Обратное, естественно, неверно как мы видели, кодонов более чем втрое больше, чем аминокислот Так что на большинство аминокислот приходится больше, чем один кодон Это свойство генетического кода называется вырожденностью данном случае это математический термин Кстати, почему бы не предположить, что когдато биологических аминокислот было больше, чем 20, а потом их число сократилось по принципу минимальной достаточности.

На следующей таблице, наоборот, напротив аминокислот приведены все кодирующие их кодоны. Ученые пытаются анализировать закономерности распределения кодонов по аминокислотам попытках реконструировать, как генетический код возникал и эволюционировал, некоторые из этих попыток следует признать довольно успешными. Для простоты усвоения довольно больших пластов смысла принято запоминать основные свойства генетического кода виде набора слов, которые обозначают рассмотренные выше свойства триплетность, вырожденность, неперекрываемость, непрерывность, универсальность, помехоустойчивость. У генетического кода есть еще множество менее известных свойств Он не дает покоя огромному количеству ученых, которые ломают голову, почему он именно такой, а не какой либо другой, вплоть до того, что обнаруживают нем некое божественное послание Некоторые его тонкие математические свойства действительно необыкновенны, но отличить, что там случайно, а что закономерно, дело весьма нелегкое. Мы видим, что самая принципиальная для жизни функция самовоспроизведения основана на нуклеиновых кислотах, так как воспроизводятся именно они, а все остальное делается на их основе Далее, мы видим, что различные нуклиновые кислоты прочно задействованы синтезе белков И наконец, процессы переноса энергии происходят посредством рибонуклеотидов Напрашивается такая аналогия, что нуклеиновые кислоты это будто бы люди, а белки это будто их машины Воспроизводство и ключевые моменты производстве машин и контроль за ними остались за людьми, тогда как чисто технические возможности у машин гораздо шире, чем у людей. Итак, мы ознакомились с общими химическими принципами работы нуклеиновых кислот по хранению и реализации генетической информации Сейчас нам нужно уточнить некоторые детали, также вполне общего характера, связанные с регуляцией этого процесса. Выше довольно часто встречались такие фразы У бактерий одно, у высших организмов другое Дело том, что живые существа действительно делятся на две большие группы не имеющие ядра и имеющие его Хотя это и будет забеганием вперед, давайте введем правильные названия для этих групп прокариоты и эукариоты В системе биологической номенклатуры этим высшим категориям присвоен ранг надцарства К первым относятся бактерии, синезеленые водоросли цианобактерии и актиномицеты одноклеточные организмы, имеющие ветвящиеся отростки и тем самым напоминающие грибки Ко вторым все многоклеточные животные и растения, а также простейшие довольно крупные одноклеточные существа, имеющие ядро амебы, инфузории, жгутиконосцы, одноклеточные водоросли Таким образом, мы являемся гораздо большими родственниками растениям и амебам, чем бактериям Хотя все молекулярнобиологические процессы, описанные выше, общие для прокариот и эукариот, есть и определенные отличия.

Между прокариотами и эукариотами имеется много принципиальных различий строении и функционировании клеток, о чем мы будем говорить позже Сейчас полезно обратить внимание на различия, связанные с их способом жизни и взаимодействия со средой Жизнь прокариот сводится к химии и с внешней средой они взаимодействуют также химическим путем Они питаются органическими или даже неорганическими веществами Для этого они выделяют окружающую среду определенные ферменты, которые осуществляют там необходимые им химические процессы, и всасывают нужные им вещества посредством диффузии Поэтому прокариоты это совершенные и эффективные биохимические машины. В этом примере все три белка кодируются генами, которые расположены вместе и регулируются, транскрибируются и транслируются также вместе Такая система, включающая промотор, оператор или несколько операторов и обслуживаемые ими гены белков, называется опероном Оперонная организация генов обеспечивает, вопервых, слаженность синтеза функционально связанных белков, вовторых, общую регуляцию их синтеза зависимости от наличия отсутствия субстрата. Изменения транскрипции генов ответ на воздействия внешней среды на многоклеточный организм происходят с участием внутренних посредников гормонов, а у животных также и нервных импульсов, которые конечном счете тоже сводятся к воздействию на клетки определенных веществпосредников медиаторов Кроме того, для многоклеточных очень важно, чтобы сам этот сложный организм правильно формировался по определенной, очень сложной программе Ее разворачивание предполагает каскад специфических сигналов трансфакторов, представляющих собой белковые продукты регуляторных генов Эти сигналы очень узко направлены их адресатами является небольшое число генов, многие из которых также представляют собой регуляторные гены Таким образом, трансфакторы эукариот можно грубо разбить на два типа продукты регуляторных генов и рецепторы, связавшиеся с гормонами или медиаторами. Вы знаете, что есть другой принцип записи звука цифровой При этом профиль звуковой волны закодирован виде ее числовых параметров и эти параметры записаны на магнитном или оптическом компьютерном носителе виде чередования нулей и единиц, дискретном виде При преобразовании аналогового сигнала звуковая волна и цифрового магнитный носитель и обратно используются процессы, идущие по закону все или ничего ток идет тока нет, причем процессы, меняющиеся плавно давление воздуха, напряжение электрического поля мирофоне, постепенно расщепляются на каскад дискретных процессов компьютере и обратно. В этой лекции мы ознакомились с достаточно сложными веществами и процессами, на которых основана вся наша форма жизни Надеемся, что вам удалось почувствовать одновременно и их сложность, и их красоту, а также общность всей этой уникальной сложной организации у всего живого.

Нуклеотиды структурные компоненты нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды Нуклеотиды сложные вещества В состав каждого нуклеотида входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар рибоза или дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты Существует пять основных азотистых оснований аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин Первые два являются пуриновыми их молекулы состоят из двух колец, первое содержит пять членов, второе шесть Следующие три являются пиримидинами и имеют одно пятичленное кольцо. Р фосфорилирование последнего приводит к образованию аденозинтрифосфата. Нуклеиновые кислоты это биополимеры, мономерами которых являются 5 видов нуклеотидов Нуклеотиды различаются между собой по виду азотистого основания и типу молекулы пентозы, которые входят их состав. Азотистые основания делятся на пуриновые двойное кольцо аденин и гуанин и пиримидиновые одинарное кольцо цитозин, урацил и тимин. Вопрос внутри параграфа Почему нуклеиновые кислоты относят к макромолекулам. Нуклеиновые кислоты это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды Нуклеотид это мономер нуклеиновых кислот, который состоит трех компонентов азотистого основания, пятиуглеродистого сахара, остатка фосфорной кислоты. Различия разные мономеры, разные связи соединения полимеры, наличие четырех структур у белков и двух структур у полинуклеотидов первичная и вторичная, принцип комплементарности у. Всего генетический код включает 64 кодона, из них 61 кодирующий и 3 некодирующих кодонытерминаторы, свидетельствующие об окончании процесса трансляции. В 1868 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером при изучении некоторых биологических субстанций было открыто неизвестное ранее вещество Вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов Также оно обладало сильновыраженными кислотными свойствами Вещество было названо нуклеином Соединению была приписана бруттоформула C 29 H 49 N 9 O. Уилсон обратил внимание на практическую идентичность химического состава нуклеина и открытого незадолго до этого хроматина главного компонента хромосом 2 Было выдвинуто предположение об особой роли нуклеина передаче наследственной информации. В 1889 Рихард Альтман ввел термин нуклеиновая кислота, а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей.

В 1940е годы научная группа Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования области химии нуклеотидов и нуклеозидов В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов За цикл работ этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией области химии 1957 году. J D Watson, F H C Crick 1953 Molecular Stcture of Nucleic Acids A Stcture for Deoxyribose Nucleic Acid Nature 171 737 738 DOI doi 10 1038 171737a0. Ernest R M Kay, Norman S Simmons, Alexander L 1952 An Improved Preparation of Sodium Desoxyribonucleate J Am Chem Soc 74 7 1724 1726 DOI 10 1021 ja01127a034. Бартон Д Оллис У Д Общая органическая химия Москва Химия, 1986 Т 10 С 32 215. Нуклеиновые кислоты они же полинуклеотиды, они же биополемеры, построенные из большого числа остатков нуклеотидов постоянная и необходимая составная часть всех живых систем, которым принадлежит ведущая роль биосинтезе белка и передаче наследственных признаков Начала современного естествознания.

Нуклеозиды предшественники нуклеотидов, сое динения азотистых оснований с пентозами посредст вом атома азота Нуклеозид, соединяясь с одной моле кулой фосфорной кислоты, образует более сложное вещество нуклеотид. Большинство известных витаминов клетке становятся со ставными частями ферментов и участвуют биохимических ре акциях Суточная потребность человека каждом витамине со ставляет несколько микрограммов. Только витамин С нужен количестве около 100 мг сутки Недостаток ряда витаминов организме человека и жи вотных ведет к нарушению работы ферментов и является при чиной тяжелых заболеваний авитаминозов Например, не достаток витамина С является причиной тяжелого заболева ния цинги, при недостатке витамина D развивается рахит у детей. Вопрос 30 Как определить тип связи между отдельными соединениями и фрагментами, входящими состав нуклеиновых кислот. Ответ Нуклеиновые кислоты представляют собой длинные цепи мономеров нуклеотидов Нуклеотид это сложное соединение, состоящее из нуклеозида и связанного с ним остатка фосфорной кислоты Нуклеозид, свою очередь, образуется по реакции между углеводом рибозой или дезоксирибозой и гетероциклическим основанием При этом реакцию вступает группа NН гетероциклического основания и полуацетальный гидроксил углевода В результате образуется Nгликозидная связь. Поскольку углевод нуклеиновых кислотах присутствует bDфуранозной форме, связь называется bNгликозидной Этот тип связи образуют как пиримидиновые, так и пуриновые гетероциклические основания. Далее спиртовая гидроксильная группа углевода нуклеозида положении 5 или 3 должна прореагировать с фосфорной кислотой по реакции этерификации При этом образуется сложный эфир, следовательно, связь можно назвать сложноэфирной Поскольку образовании сложного эфира участвует фосфорная кислота, ещё одно название связи фосфоэфирная. При соединении нуклеотидов между собой ещё раз протекает реакция этерификации между остатком фосфорной кислоты нуклеотида и спиртовой гидроксильной группой углевода положении 5 или 3 Можно сказать, что нуклеотиды связаны между собой 3, 5 сложноэфирной или фосфодиэфирной связью.

Ответ Комплементарным тимину основанием является аденин Между ними образуются две водородные связи. Вопрос 37 Какое основание комплементарно по отношению к цитозину Приведите строение этой комплементарной пары и обозначьте водородные связи. Ответ Комплементарным цитозину основанием является аденин Между ними образуются три водородные связи. Цель Сформулировать знания об особой роли нуклеиновых кислот живой природе хранение и передаче наследственной информации Охарактеризовать особенности строения молекул нуклеиновых кислот как биополимеров, локализацию этих кислот клетке. Развивающие развивать умения сравнивать, оценивать, составлять общую характеристику нуклеиновых кислот, развитие воображения, логическое мышление, внимание и память. Воспитывающие воспитывать дух соревнования, коллективизма, точность и быстроту ответов осуществлять эстетическое воспитание, воспитание правильного поведения на уроке, профориентация. Опорные знания белки, углеводы, липиды, стероиды, денатурация, ренатурация. Объясните, почему пересаженные от одного организма ткани или органы отторгаются.

Я думаю, что многие из вас слышали о расшифровке генома человека У нас России эта программа существует с 1989 Работая над этой программой, ученые преследовали возвышенную цель прочесть книгу жизни, раскрыть всю наследственную информацию человека, ставили и ставят чисто практические задачи Прежде всего, это относится к наследственным болезням их насчитывают около 4000, которые являются тяжелым бременем для человеческого общества Информация об исследованиях и новых открытиях генетиков звучит с экранов телевизоров, встречается на полосах газет И не может современный человек, кем бы он ни был слесарем, инженером, водителем или не интересоваться, не задумываться над вопросами наследственности Сейчас совершенно невозможно оставаться стороне от обилия информации. Нуклеотиды это органические вещества, молекулы которых состоят из остатка пентозы рибозы или дезоксирибозы, к которому ковалентно присоединены остаток фосфорной кислоты и азотистое основание. Рассмотрим строение фосфорной кислоты сахарный остаток углевод пентоза 2 дезоксирибоза, рибоза Разница у этих веществ их строении У дезоксирибозы на один кислород меньше. Нуклеиновые кислоты природные высокомолекулярные ор ганические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной генетической информации живых организмах. Цели Сформулировать знания об особой роли нуклеиновых кислот живой природе хранение и передаче наследственной информации Охарактеризовать особенности строения молекул нуклеиновых кислот как биополимеров, локализацию этих кислот клетке. Химический состав нуклеотидов А структурные формулы азотистых оснований, входящих состав нуклеотидов Б схема строения нуклеотида. Если известен порядок расположения нуклеотидов одной цепи, то по принципу комплементарности сразу же становится ясным и порядок следования нуклеотидов другой цепи При этом следует учесть, что между А и Т замыкаются две водородные связи, а между Г и Ц три, поэтому связь Г Ц оказывается энергетически более прочной. Новым, пока еще нарождающимся направлением биотехнологии является антисмысловая технология Многие заболевания, первую очередь онкологические и вирусные, связаны с появлением клетках пациента чужеродной или неблагоприятно измененной наследуемой информации Вирусы, например, вносят зараженные ими клетки свои нуклеиновые кислоты и заставляют клетки работать по их программам, воспроизводить вирусную нуклеиновую кислоту и вирусные белки Если ввести зараженные клетки нуклеиновую кислоту или синтетический олигонуклеотид, комплементарный какойлибо жизненно важной части вирусной нуклеиновой кислоты, можно надеяться, что он образует дуплекс с этой частью и заблокирует ее способность программировать работу клетки нужном для вируса направлении Так как этот участок вирусной нуклеиновой кислоты имеет определенный биологический смысл, то такие олигонуклеотиды и нуклеиновые кислоты получили название антисмысловых.

Ответ Нуклеиновые кислоты полинуклеотиды это биологические полимеры, мономерными звеньями которых являются нуклеотиды. Нуклеозид тоже не является индивидуальным соединением, а образуется при взаимодействии углевода рибозы или дезоксирибозы и гетероциклического основания. Вопрос 28 Какие гетероциклические основания могут входить состав нуклеиновых кислот. Структурный ген закодированный признак Для его функционирования необходимо 2 регуляторных гена генрегулятор и геноператор они могут быть рядом, могут быть удалены Ген оператор, генрегулятор и структурный ген вместе составляют оперон Оперон функциональная надструктура генетического аппарата Сколько признаков, сколько оперонов, например, к структурным генам относится гены, ответственные за синтез белка и если белков 5 миллионов, то и оперонов 5 миллионов. Ответ Липиды от греч lipos жир это природные жироподобные вещества, практически нерастворимые воде, хорошо растворимые неполярных органических растворителях.

Ответ Липиды не являются биополимерами, однако организме часто бывают связаны с другими биополимерами, например, с белками. Ответ Омыляемые липиды делят на две группы простые и сложные Простые липиды являются сложными эфирами и состоят только из остатков жирных кислот и спиртов одно, двух или трехатомных, к ним относят воски, жиры и церамиды В состав сложных липидов входят остатки жирных кислот и спиртов с замещенными группами, остатки фосфорной кислоты, моносахаридов К сложным омыляемым липидам относятся, прежде всего, фосфолипиды, гликолипиды и сфинголипиды. Вопрос 48 Остатки каких карбоновых кислот входят состав растительных масел. Видно, что состав молекулы холестерина входит три шестичленных кольца, два из которых предельные, одно непредельное, но нет ни одного ароматического бензольного кольца. Андрогены рис 9 стимулируют развитие вторичных половых признаков, влияют на эндокринную систему, обладают сильным анаболическим эффектом Эстрогены рис 9 контролируют некоторые важные циклы женском организме, используются при лечении гипертонии и других заболеваний. Желчные кислоты эмульгируют пищевые жиры, активируют липазу фермент, гидролизующий жиры, выполняют роль переносчиков трудно растворимых воде продуктов гидролиза жира стенку кишечника При эмульгировании жир дробится на мелкие частицы, стабилизируется, увеличивается поверхность контактов с растворённой воде липазой Стабилизированная эмульсия жира быстрее подвергается гидролизу. Недостаток витамина D организме человека может привести к развитию серьёзных заболеваний рахита, остеопороза, рассеянного склероза, сахарного диабета 1го типа, ревматоидного артрита Кроме этого недостаток витамина D приводит к быстрой мышечной утомляемости.

Ответ Гормоны биологически активные вещества, образующиеся результате деятельности желез внутренней секреции и принимающие участие регуляции обмена веществ и физиологических функций организме. Ответ Гормоны можно классифицировать по месту их синтеза организме гормоны гипоталамуса, надпочечников и Однако это не всегда удобно, к некоторые из них вырабатываются одних железах, а секретируются кровь других.

 

© Copyright 2017-2018 - academy-schools-7.ru