Аминокислоты состоят из нуклеотидов

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: аминокислоты состоят из нуклеотидов с профессиональным описанием и объяснением.

Аминокислоты состоят из нуклеотидов

Глава V. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

§ 13. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ:

ФУНКЦИИ И СОСТАВ

Общие представления о нуклеиновых кислотах

Нуклеиновые кислоты – важнейшие биополимеры с относительной молекулярной массой, достигающей 5·10 9 . Они содержатся во всех без исключения живых организмах и являются не только хранителем и источником генетической информации, но и выполняют ряд других жизненно важных функций. Нуклеиновые кислоты – это полимеры, мономерными звеньями которых являются нуклеотиды.

Существует два различных типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК представляет собой генетический материал большинства организмов. В клетках прокариот, кроме основной хромосомной ДНК, часто встречаются внехромосомные ДНК – плазмиды. В эукариотических клетках основная масса ДНК расположена в клеточном ядре, где она связана с белками в хромосомах. Клетки эукариот содержат ДНК также в митохондриях и хлоропластах.

Интересно знать! Молекулы ДНК – самые крупные молекулы. Молекула ДНК E.coli состоит примерно из 4000000 пар нуклеотидов, ее относительная масса равна 26000000000, а длина — 1,4 мм, что в 700 раз превышает размеры ее клетки. Молекулы ДНК эукариот могут достигать еще больших размеров, их длина может составлять несколько см, а относительная масса 10 10 -10 11 . Чтобы записать нуклеотидную последовательность ДНК человека, потребуется около 1000000 страниц.

Что же касается РНК, то по выполняемым ими функциям различают:

1. информационные РНК (иРНК) — в них записана информация о первичной структуре белка;

2. рибосомные РНК (рРНК) — входят в состав рибосом;

3. транспортные РНК (тРНК) — обеспечивают доставку аминокислот к месту синтеза белка.

В качестве генетического материала РНК входят в состав ряда вирусов. Например, вирусы, вызывающие такие опасные заболевания, как грипп и СПИД, являются РНК-содержащими.

Нуклеиновые кислоты могут быть линейными и кольцевыми (ковалентно замкнутыми). Они могут состоять из одной или двух цепей. Ниже приведена схема, отражающая существование в природе различных типов нуклеиновых кислот:

Функции нуклеиновых кислот

Нуклеиновым кислотам присущи три важнейшие функции: хранение, передача и реализация генетической информации. Кроме этих, они выполняют и другие функции, например, участвуют в катализе некоторых химических реакций, осуществляют регуляцию реализации генетической информации, выполняют структурные функции и др. Роль хранителя генетической информации у большинства организмов (эукариот, прокариот, некоторых вирусов) выполняют двухцепочечные ДНК. Только у некоторых вирусов хранителем генетической информации являются одноцепочечные ДНК или одноцепочечные, а также двухцепочечные РНК. Генетическая информация записана в генах. Ген по своей природе является участком нуклеиновой кислоты. В них закодирована первичная структура белков. Гены могут также нести информацию о структуре некоторых типов РНК, например, тРНК и рРНК.

Генетическая информация передается от родителей к потомкам. Этот процесс связан с удвоением нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), выполняющей функцию хранителя генетической информации, и последующей передачи ее потомкам. Например, в результате деления дочерние клетки получают от материнской идентичные молекулы ДНК, а следовательно, и идентичную генетическую информацию (рис. 38). При размножении вирусы также передают дочерним вирусным частицам точные копии нуклеиновой кислоты. При половом размножении потомки получают генетическую информацию от обоих родителей. Вот почему дети наследуют признаки обоих родителей.

Рис. 38. Распределение ДНК при делении клетки

В результате реализации генетической информации происходит синтез белков, закодированных в ДНК в виде генов (или для некоторых вирусов – в РНК). В этом процессе информация о первичной структуре белка переписывается с молекулы ДНК на иРНК и затем расшифровывается на рибосомах при участии тРНК. В итоге образуется белок:

ДНК

РНК белок.

Состав нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты представляют собой полимеры, построенные из нуклеотидов, соединенных между собой фосфодиэфирными связями. Каждый нуклеотид состоит из остатков азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты.

Различают пиримидиновые и пуриновые основания, называемые также соответственно пиримидины и пурины. Пиримидиновые основания являются производными пиримидина:

пуриновые основания – производными пурина:

К пиримидинам относятся урацил, тимин и цитозин, к пуринам – аденин и гуанин:

В состав ДНК входят тимин, цитозин, аденин и гуанин, в состав РНК – те же основания, только вместо тимина входит урацил. Кроме азотистых оснований, нуклеиновые кислоты содержат пентозы: ДНК – D-дезоксирибозу, а РНК – D-рибозу. Углеводы находятся в виде b-аномера фуранозной формы:

Азотистое основание связывается с углеводом за счет гликозидного гидроксила. Образуется нуклеозид. Схематически образование нуклеозида можно изобразить так:

В состав нуклеиновых кислот входят 8 нуклеозидов, 4 – в состав РНК и 4 – в состав ДНК (рис. 39).

[3]

Нуклеозиды, входящие в состав РНК:

Нуклеозиды, входящие в состав ДНК:

Рис. 39. Нуклеозиды

Нуклеозид, связанный с остатком фосфорной кислоты, называется нуклеотидом:

При этом остаток фосфорной кислоты может быть связан с 3’- или 5’- атомом углерода:

Сокращенно аденозин-5’-монофосфат обозначается как АМФ. Если нуклеотид образован дезоксорибозой, аденином и одним остатком фосфорной кислоты, то он будет носить название дезоксиаденозинмонофосфат, или сокращенно дАМФ. В таблице 5 представлена номенклатура нуклеотидов.

Номенклатура нуклеотидов, образующих ДНК и РНК

Аминокислоты состоят из нуклеотидов

Пути биосинтеза аминокислот и нуклеотидов рассматриваются в этой главе совместно по ряду причин. В молекулах аминокислот и нуклеотидов содержатся атомы азота, полученные из одних и тех же биологических источников. Более того, аминокислоты служат предшественниками при биосинтезе нуклеотидов. Есть и еще одно обстоятельство, связывающее аминокислоты и нуклеотиды: оба этих класса соединений играют роль элементарных единиц в биохимии наследственности. Нуклеотиды, кодирующие элементы нуклеиновых кислот, служат для сохранения и передачи генетической информации, тогда как аминокислоты, строительные блоки белков, обеспечивают ее реализацию.

Биосинтетические пути, ведущие к 20 аминокислотам, встречающимся в белках, и к восьми обычным нуклеотидам нуклеиновых кислот, многочисленны и по большей части довольно сложны. Мы не станем подробно описывать здесь все эти пути; вместо этого мы сосредоточим свое внимание на главных метаболических принципах, лежащих в их основе. Поскольку аминокислоты и нуклеотиды требуются организму в сравнительно небольших количествах, метаболический поток почти никогда не бывает здесь столь большим, как на путях, ведущих в животных тканях к углеводам или жирам. Вместе с тем для обеспечения синтеза белков и нуклеиновых кислот необходимо, чтобы различные аминокислоты и нуклеотиды образовывались в нужном соотношении и в надлежащее время, а это означает, что соответствующие биосинтетические пути должны регулироваться очень строго и координированно.

На других примерах мы уже убедились в том, что пути биосинтеза и расщепления тех или иных соединений неидентичны. Точно так же неидентичны они для аминокислот и нуклеотидов. Кроме того, и в этом случае биосинтетические и катаболические пути регулируются независимо друг от друга.

[2]

22.1. Некоторые аминокислоты должны поступать в организм с пищей

Разные виды живых организмов сильно различаются по своей способности синтезировать 20 различных аминокислот. Различаются они также и по способности использовать те или иные формы азота в качестве предшественников аминогрупп. Человек и белая крыса, например, могут синтезировать только 10 из 20 аминокислот, необходимых для биосинтеза белков (табл. 22-1). Эти 10 аминокислот называются заменимыми; организм синтезирует их сам из аммиака и различных источников углерода. Другие 10 аминокислот должны поступать в организм с пищей; их называют незаменимыми. Высшие растения оснащены в этом смысле лучше: они могут синтезировать все аминокислоты, необходимые им для синтеза белка. Более того, они могут использовать в качестве предшественников аминогрупп не только аммиак, но и нитраты.

Читайте так же:  Обезвреживание продуктов гниения аминокислот

Таблица 22.1. Заменимые и незаменимые аминокислоты для человека и белой крысы

Очень сильно различаются по своей способности синтезировать аминокислоты микроорганизмы.

Escherichia coli, например, синтезирует из простых предшественников все аминокислоты, необходимые ей для синтеза белка, а молочнокислые бактерии неспособны к этому и некоторые аминокислоты должны получать в готовом виде, из среды.

Аминокислоты состоят из нуклеотидов

Название работы: Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты

Категория: Конспект урока

Предметная область: Биология и генетика

Описание: Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты. Структура белков, функции белков в клетке, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты. Тип урока — изучение нового материала. Цели: Рассмотреть особенности строения белковых молекул, познакомиться с функциями белков.

Дата добавления: 2013-02-26

Размер файла: 675 KB

Работу скачали: 23 чел.

Белки, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты.

Структура белков, функции белков в клетке, аминокислоты. Нуклеиновые кислоты.

Тип урока — изучение нового материала.

Рассмотреть особенности строения белковых молекул, познакомиться с функциями белков в организме.

Познакомить учащихся с особенностями строения молекул ДНК и РНК, выявить различия между ними, рассмотреть виды РНК.

Продолжить формировать навыки самостоятельной работы с текстом учебника.

Орг. момент — 5 мин.

Устный опрос –15 мин.

Объяснение нового материала – 55 мин.

Постановка д.з. – 5 мин.

Ход урока (содержание).

3. Объяснение нового материала.

Состав, строение и функции белков.

Белки – это сложные органические соединения, представляющие собой гигантские полимерные молекулы, мономерами которых являются аминокислоты.

Общая формула аминокислоты:

Молекула аминокислоты состоит из двух одинаковых для всех аминокислот частей, одна из которых является аминогруппой ( — NH 2 ) с основными свойствами, другая — карбоксильной группой ( — COOH ) с кислотными свойствами. Часть молекулы, называемая радикалом R , у разных аминокислот имеет различное строение.

Между соседними аминокислотами возникает пептидная связь, на основе которой образуется соединение – полипептид.

  1. Первичная, или линейная. Представляет собой полипептидную цепочку – длинную цепь, последовательно присоединённых друг к другу аминокислот, связь пептидная.
  2. Вторичная. Полипептидная цепь туго скручивается в спираль, витки которой прочно соединены между собой водородными связями.
  3. Третичная. Свёрнутая в спираль молекула белка скручивается за счёт гидрофобных взаимодействий в ещё более плотную конфигурацию – третичную структуру. В результате многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и собирается в компактный комок – глобулу. Только глобулярный белок выполняет в клетке свои функции.
  4. Четвертичная. Объединение нескольких молекул (глобул) с третичной структурой в единый сложный комплекс.

Если нарушить структуры белка нагреванием или химическим воздействием, он теряет свои качества и раскручивается. Этот процесс называется денатурацией. Если денатурация затронула только третичную или вторичную структуру, то она обратима — белок может снова закрутиться в спираль и уложиться в третичную структуру (ренатурация). При этом восстанавливаются и функции данного белка.

Простые (протеины) – состоят только из аминокислот.

Сложные (протеиды) – состоят из аминокислот и небелковой части.

  1. Структурная – белки входят в состав всех клеточных мембран; мембран органоидов клетки; в соединение с ДНК – в состав хромосом; с РНК — в состав рибосом.
  2. Транспортная – присоединяют к себе химические элементы и переносят их к определённым клеткам.
  3. Двигательная — специальные сократительные белки участвуют во всех видах движения клеток и организма.
  4. Каталитическая функция связана со специальными биологическими катализаторами – ферментами, ускоряющими, либо замедляющими биохимические реакции в клетках, в организмах.
  5. Защитная функция проявляется в том, что в ответ на внедрение в организм чужеродных белков (антигенов) вырабатываются антитела, обеспечивающие иммунологическую защиту.
  6. Энергетическая – при расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж.
  7. Регуляторная (гормональная или рецепторная) — белки входят в состав многих гормонов, принимают участие в регуляции жизненных процессов.

Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены в ядрах клеток, в связи с чем и получили своё название. Есть два вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота(РНК). Молекулы нуклеиновых кислот представляют собой очень длинные полимерные цепочки, мономерами которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, моносахарида(рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты.

Схема строения нуклеотида.

Аденин – А У глевод: фосфат

Тимин – Т дезоксирибоза

Цитозин – Ц рибоза

Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК всегда строго индивидуальна и неповторима для каждого биологического вида. Последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК определяет наследственную информацию клетки.

Читайте так же:  Спортивное питание в домашних условиях

Сравнительная характеристика ДНК и РНК.

Местонахождение в клетке

У эукариот – ядро, митохондрии, хлоропласты, у прокариот – цитоплазма.

Ядро, митохондрии, хлоропласты, цитоплазма, рибосомы.

Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат дезоксирибозу, одно из 4-х азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин (А, Г, Ц, Т) и остаток фосфорной кислоты.

Нуклеотиды, входящие в состав РНК, содержат рибозу, одно из 4-х азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин (А, Г, Ц, Т) и остаток фосфорной кислоты.

Состоит из двух полинуклеотидных цепочек, скрученных в виде двойной спирали в направлении слева направо. Нуклеотиды (мономеры) одной из цепочек соединяются парами с нуклеотидами другой цепочки посредством соединения их азотистых оснований: аденин (а) – с тимином (Т)(2 водородных связи), гуанин (Г) – с цитозином (Ц)(3 вод.сязи)

Состоит из одинарной полинуклеотидной цепочки.

Носитель наследственной информации: участки ДНК, кодирующие определённый белок, являются генами.

Обеспечивают синтез в клетке специфических для неё белков.

информационные РНК (иРНК) – переносят информацию о первичной структуре белков;

транспортные РНК (тРНК) – переносят аминокислоты к месту синтеза белка

рибосомные РНК (рРНК) –

вместе с белками образуют мельчайшие органоиды клетки – рибосомы, в которых происходит синтез белка.

Специфические свойства ДНК.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. При этом способность нуклеотидов к избирательному соединению в пары называется комплементарностью.

На этом свойстве основана способность молекулы ДНК удваиваться. Процесс удвоения ДНК называется репликацией.

Репликациия начинается с того, что двойная спираль ДНК раскручивается под действием фермента. Постепенно к каждой из 2-х цепочек достраивается компелементарная ей половина из соответствующих нуклеотидов. В результате получаются две молекулы из которых одна половина происходит от родительская молекулы, а вторая яляется вновь синтезированной, т.е. две новые молекулы ДНК представляют собой точную копию исходной молекулы. Способность ДНК к удвоению позволяет при делении клетки передавать наследственную информацию во вновь образующиеся клетки.

Шаг спирали (1 виток) -3,4 нм, между нуклеотидами – 0,34 нм, в каждом шаге 1- нуклеотидов, диаметр спирали – 2 нм.

Из параграфа 11 изобразить все структуры белковой молекулы в тетради.

В соответствии с принципом комплементарности достроить фрагмент второй цепи ДНК.

Сколько водородных связей в данном фрагменте?

Аминокислоты состоят из нуклеотидов

В про­цес­се транс­ля­ции участ­во­ва­ло 30 мо­ле­кул тРНК. Опре­де­ли­те число ами­но­кис­лот, вхо­дя­щих в со­став син­те­зи­ру­е­мо­го белка, а также число три­пле­тов и нук­лео­ти­дов в гене, ко­то­рый ко­ди­ру­ет этот белок.

1) одна тРНК транс­пор­ти­ру­ет одну ами­но­кис­ло­ту, сле­до­ва­тель­но, 30 тРНК со­от­вет­ству­ют 30 ами­но­кис­ло­там, и белок со­сто­ит из 30 ами­но­кис­лот;

2) одну ами­но­кис­ло­ту ко­ди­ру­ет три­плет нук­лео­ти­дов, зна­чит, 30 ами­но­кис­лот, ко­ди­ру­ют 30 три­пле­тов;

3) ко­ли­че­ство нук­лео­ти­дов в гене, ко­ди­ру­ю­щем белок из 30 ами­но­кис­лот, 30 · 3 = 90.

Дашков Максим Леонидович, репетитор по биологии в Минске

Качественная подготовка к централизованному тестированию, к поступлению в лицей

+375 29 751-37-35 (МТС) +375 44 761-37-35 (Velcom|A1)

Поделиться с друзьями

Главное меню

Для учащихся и учителей

Консультация репетитора

Поиск по сайту

1. Какие типы нуклеиновых кислот существуют? Что является мономерами нуклеиновых кислот?

а) Азотистые основания;

б) аминокислоты;

в) РНК;

г) ДНК;

д) моносахариды;

е) нуклеотиды;

ж) фосфорная кислота.

Существует два типа нуклеиновых кислот: в) РНК, г) ДНК.

Мономерами нуклеиновых кислот являются: е) нуклеотиды.

2. Опишите строение нуклеотида. Каким образом могут соединяться нуклеотиды в молекуле ДНК?

Нуклеотид состоит из азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. В составе нуклеотида ДНК содержится одно из четырёх азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин или тимин), пятиуглеродный сахар представлен дезоксирибозой. В нуклеотиде РНК азотистое основание представлено аденином, гуанином, цитозином или урацилом, а пятиуглеродный сахар – рибозой.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеотиды в составе каждой цепи соединены между собой ковалентными связями. Эти связи образуются между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и пентозой другого нуклеотида. Парные нуклеотиды противоположных цепей ДНК соединены водородными связями, причём между аденином и тимином образуется две водородных связи, а между гуанином и цитозином – три. Такое соответствие парных нуклеотидов называется комплементарностью.

3. Установлена последовательность нуклеотидов одной из цепей ДНК: ЦТГАГТТЦА. Определите порядок нуклеотидов комплементарной цепи.

В молекуле ДНК аденин (А) комплементарен тимину (Т), а гуанин (Г) – цитозину (Ц), поэтому порядок нуклеотидов комплементарной цепи ДНК будет следующим: ГАЦТЦААГТ.

4. Охарактеризуйте пространственную структуру молекулы ДНК.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси, и представляет собой двойную спираль диаметром около 2 нм (наподобие винтовой лестницы). Каждый виток спирали включает 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Противоположные цепи ДНК комплементарно дополняют друг друга, поскольку нуклеотиды этих цепей образуют пары (А и Т, Г и Ц). Между парными нуклеотидами возникают водородные связи, стабилизирующие двойную спираль ДНК.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

5. Какие типы РНК содержатся в клетке? Сравните их по выполняемым функциям, особенностям строения и процентному содержанию от общего количества РНК в клетке.

В клетке содержится три типа РНК: рибосомные (рРНК), транспортные (тРНК) и информационные, или матричные (иРНК, мРНК). Функции всех типов РНК связаны с процессами синтеза белка.

Молекулы рРНК выполняют структурную функцию. В комплексе с особыми белками они приобретают определённую пространственную конфигурацию и образуют рибосомы (а точнее, субъединицы рибосом), на которых происходит синтез белков из аминокислот.

Транспортные РНК осуществляют перенос аминокислот к рибосомам и участвуют в процессе синтеза белка. Молекулы тРНК сравнительно небольшие (в среднем состоят из 80 нуклеотидов), благодаря внутримолекулярным водородным связям они имеют специфическую пространственную структуру, напоминающую лист клевера.

Информационные или матричные РНК (иРНК, мРНК) наиболее разнородны по размерам и структуре. Они содержат информацию о структуре определённых белков и служат матрицами в ходе синтеза этих белков на рибосомах.

Читайте так же:  Жиросжигатели без побочных эффектов

Рибосомные РНК составляют около 80% всех РНК клетки, транспортные – около 15%, информационные – 3-5%.

6. Сравните по различным признакам ДНК и РНК. Выявите черты их сходства и различия.

● Являются органическими веществами, биополимерами, относятся к нуклеиновым кислотам.

● Построены из нуклеотидов, в состав каждого из них входит азотистое основание, пентоза и остаток фосфорной кислоты. Азотистые основания аденин (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц) входят как в состав нуклеотидов ДНК, так и в состав нуклеотидов РНК.

● Молекулы образованы атомами углерода (С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и фосфора (Р).

● Содержатся в клетках всех живых организмов, являются носителями генетической (наследственной) информации.

● В состав нуклеотидов ДНК входит остаток пятиуглеродного сахара дезоксирибозы, а нуклеотиды РНК содержат остаток рибозы. Азотистое основание тимин (Т) может входить только в состав нуклеотидов ДНК, а урацил (У) встречается только в составе нуклеотидов РНК.

● Молекула ДНК двухцепочечная (за редким исключением), имеет вид двойной спирали. Молекулы РНК обычно одноцепочечные, могут иметь различную пространственную конфигурацию. Полинуклеотидные цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

● В клетках эукариот основная часть ДНК содержится в ядре (собственные небольшие молекулы ДНК имеют только митохондрии и хлоропласты). Молекулы РНК находятся не только в ядре, но и в цитоплазме клеток – в составе некоторых органоидов (рибосом, митохондрий, хлоропластов), в гиалоплазме.

● В клетке ДНК обеспечивает хранение наследственной информации (т.е. информации о структуре белков) и её передачу дочерним клеткам в процессе деления. Молекулы РНК обеспечивают реализацию наследственной информации, участвуя в процессе биосинтеза белков на рибосомах.

. и (или) другие существенные признаки.

7. Фрагмент молекулы ДНК содержит 126 адениловых нуклеотидов (А), что составляет 18% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте. Какова длина данного фрагмента ДНК и сколько цитидиловых нуклеотидов (Ц) он содержит?

126 нуклеотидов составляют 18% от всех нуклеотидов данного фрагмента ДНК. Значит, общее количество нуклеотидов равно: 126 : 18% × 100% = 700 нуклеотидов (или 350 пар нуклеотидов).

Один виток двойной спирали ДНК содержит 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Следовательно, одна пара нуклеотидов занимает участок ДНК длиной 0,34 нм. Фрагмент ДНК, содержащий 350 пар нуклеотидов, имеет длину: 350 × 0,34 нм = 119 нм.

В двухцепочечной молекуле ДНК А = Т, Г = Ц. Значит, А = Т = 126 нуклеотидов.

Сумма Г + Ц составляет: 700 – 126 – 126 = 448 нуклеотидов. Г = Ц = 448 : 2 = 224 нуклеотида.

Ответ: фрагмент ДНК имеет длину 119 нм и содержит 224 цитидиловых (Ц) нуклеотида.

8. У исследователя имеется три молекулы ДНК одинаковой длины. Известно, что содержание тимидиловых нуклеотидов (Т) в первом образце составляет 20% от общего числа нуклеотидов, во втором — 36%, в третьем — 8%. Он начал нагревать данные образцы ДНК, постепенно повышая температуру. При этом происходило отделение комплементарных цепей друг от друга — так называемое плавление ДНК. Какой образец начал плавиться первым, а какой расплавился в последнюю очередь? Почему?

Плавление ДНК происходит вследствие разрыва водородных связей между комплементарными нуклеотидами. Между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три. Чем выше содержание пар Г–Ц во фрагменте ДНК, тем больше водородных связей в его составе, и тем больше энергии понадобится для их разрушения. И наоборот, чем больше пар А–Т содержит фрагмент ДНК, тем меньше энергии будет необходимо для плавления.

Поэтому сначала расплавится второй образец (в нём больше всего тимина, а значит, и пар А–Т), затем первый, а в последнюю очередь – третий (с наименьшим содержанием тимина).

Биосинтез аминокислот

Большинство прокариот способны синтезировать все аминокислоты, входящие в состав их клеточных белков. Биосинтез аминокислот является примером связи процессов анаболизма и катаболизма. Предшественниками для синтеза аминокислот служат промежуточные продукты метаболизма, такие, как альфа-кетоглутаровая, щавелевоуксусная пировиноградная, 3-фосфоглицериновая кислоты и другие соединения. Источником азота обычно является аммиак или нитраты, нитриты, молекулярный азот.

Биосинтез аминокислот происходит различными путями. Наиболее простой путь – прямое аминирование кетокислот аммиаком. Так, альфа-кетоглутаровая кислота, взаимодействуя с аммиаком при участии фермента глутаматдегидрогеназы, образует глутаминовую кислоту:

НООС-(СН2)-СО-СООН +NН3 +НАД(Ф)Н2глутаматдегидрогеназа НООС-(СН2)2─CHNH2─COOH+НАД(Ф) + +H2O

Глутаминовая кислота служит донором аминогрупп при биосинтезе многих аминокислот и других азотсодержащих органических соединений. Подобным образом идет биосинтез аланина и аспарагиновой кислот.

В клетках гетеротрофных прокариот биосинтез аминокислот происходит в основном путем переаминирования аминокислот, поступающих из среды при участии ферментов аминотрансфераз.

НООС-(СН2)2— СНNН2-СООН + НООС-СН2-СО-СООН

Синтезируемые внутриклеточно аминокислоты полимеризуются в жизненно важные молекулы белков. Некоторые гетеротрофные прокариоты, например такие, как лактобациллы, не способны синтезировать все аминокислоты, поэтому их рост возможен только на сложных обогащенных питательных средах.

Биосинтез нуклеотидов.Нуклеотиды являются исходным материалом для биосинтеза нуклеиновых кислот и многих ко-ферментов. По химической природе нуклеотиды – сложные соединения, состоящие из азотистых оснований – производных пурина или пиримидина, углеводов типа пентоз и фосфорной кислоты. Однако, несмотря на сложность химической природы, большинство прокариот способны синтезировать нуклеотиды, используя низкомолекулярные предшественники.

Основным звеном биосинтеза нуклеотидов считается синтез пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. Начальной стадией синтеза пуриновых нуклеотидов является взаимодействие 5-фосфорибозил-1-пирофосфата с глутамином с образованием фосфорибозиламина. Затем в реакцию включаются другие соединения – предшественники – и ряд последовательных ферментативных реакций завершается образованием инозиновой кислоты – пуринового нуклеотида. Она служит исходным продуктом для синтеза других нуклеотидов – адениловой и гуаниловой кислот, необходимых для синтеза РНК.

Первым пиримидиновым нуклеотидом, синтезируемым из низкомолекулярных соединений, является оротидиловая кислота, которая декарбоксилируется с образованием уридиловой кислоты. Из последней путем аминирования образуется цитидиловая кислота-нуклеотид, содержащий цитозин, и путем ферментативного метилирования – тимидиловая кислота-нуклеотид, содержащий тимин.

Многие прокариоты способны утилизировать содержащиеся в среде пуриновые и пиримидиновые основания и их нуклеозиды и нуклеотиды. Вновь синтезированные клеткой или усвоенные из среды нуклеотиды при участии РНК- и ДНК-полимераз полимеризуются в полинуклеотиды – молекулы РНК и ДНК.

Читайте так же:  Креатин с аминокислотами вместе

Дата добавления: 2015-08-14 ; просмотров: 1076 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

На определение состава нуклеиновых кислот

В молекуле ДНК обнаружено 600 тимидиловых нуклеотидов, составляю­щих 15% от общего количества нуклеотидов в этой молекуле ДНК. Сколько в ней содержится адениловых, гуаниловых, цитидиловых нуклеотидов.

Решение:по правилу Чаргаффа ΣА = ΣТ; ΣГ = ΣЦ 600, следовательно ΣА= 600 нуклеотидов, или 15%. Σ(А+Т)=600+600=1200 нуклеотидов или 30% .

(Σ +Ц)= 100-30=70%, составляем пропорцию:

30% — 1200 нуклеотидов

70% — х нуклеотидов

нуклеотидов,

значит Е(Г+Ц)=2800 нуклеотидов, поскольку ХГ=Щ, следовательно ΣГ= 1400 нуклеотидов.

Ответ:в молекуле ДНК содержится 600 адениловых, 1400 гуаниловых и 1400 цитидиловых нуклеотидов.

Таблица генетического кода

Кодоны матричной РНК

Первое основание Второе основание Третье основание
У Ц А Г
У УУУ Фен УУЦ Фен УУА Лей УУГ Лей УЦУ Сер УЦЦ Сер УЦА Сер УЦГ Сер УАУ Тир УАЦ Тир УАА Стоп УАГ Стоп УГУ Цис УГЦ Цис УГА Стоп УГТ Три У Ц А Г
Ц ЦУУ Лей ЦУЦ Лей ЦУА Лей ЦУГ Лей ЦЦУ Про ЦЦЦ Про ЦЦА Про ЦЦГ Про ЦАУ Гис ЦАЦ Гис ЦАА Глн ЦАГ Глн ЦГУ Apr ЦГЦ Арг ЦГА Apr ЦГГ Apr У Ц А Г
А АУУ Иле АУЦ Иле АУА Иле АУГ Мет АЦУ Тре АЦЦ Тре АЦА Тре АЦГ Тре ААУ Асн ААЦ Асн ААА Лиз ААГ Лиз АГУ Сер АГЦ Сер АГА Арг АГГ Apr У Ц А Г
Г ГУУ Вал ГУЦ Вал ГУА Вал ГУГ Вал ГЦУ Ала ГЦЦ Ала ГЦА Ала ГЦГ Ала. ГАУ Асп ГАЦ Асп ГАА Глу ГАГГлу ГГУ Гли ГГЦ Гли ГГА Гли ГГГ Гли У Ц А Г

Примечание. Первое азотистое основание в триплете находится в левом верти­кальном ряду, второе — в верхнем горизонтальном, третье — в правом верти­кальном. На пересечении линий трех оснований выявляется искомая аминокис­лота.

Аминокислоты обозначены следующим образом: Ала — аланин, Apr — аспарагин, Асп- аспарагиновая кислота, Вал — валин, Гис — гистидин, Гли — глицин, Глн — глутамин, Глу — глутаминовая кислота. Иле — изолейцин, Лей — лейцин, Лиз — лизин, Мет — метионин, Про — пролин, Сер — серии, Тир — тирозин, Тре -треонин, Три — триптофан, Фен — фенилаланин, Цис — цистеин.

Задачи по молекулярной биологии

Тип 1. Репликация ДНК (редупликация ДНК, или самокопирование).

Задача 1

Фрагмент смысловой (кодогенной) цепочки молекулы ДНК имеет сле­дующую последовательность нуклеотидов: ААЦГАЦТАТЦАЦТАТАТА ЦЦА.

Определите последовательность нуклеотидов второй цепочки этой же мо­лекулы ДНК.

Задача 2

[1]

Молекула ДНК при плавлении распалась на две цепочки. Одна из нихиме­ет следующее строение: АЦЦАГТГАЦЦАТГАА. Определите строение второйцепочки молекулы ДНК.

Задача 3

Установлен участок одной из цепочек ДНК, включающий 21 нуклеотид в следующем порядке: ТАГЦААГТГАГГТАТЦАЦАТА. Определите последова­тельность второй цепочки молекулы ДНК.

Тип 2. Репликация м-РНК на молекуле ДНК (транскрипция). Определение первичной структуры белка.

Задача 4

Фрагмент смысловой цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: АААГАТЦАЦАТАТТТЦТГТТА. Определите строение молекулы м-РНК, синтезирующейся в процессе транскрипции на этом участке молекулы ДНК.

Задача 5

Участок молекулы ДНК состоит из следующих нуклеотидов: ЦТЦТТЦАГ-ГТАТТЦЦАЦЦТЦЦ. Определите структуру м-РНК и первичную структуру белка, которые кодируются этим смысловым отрезком молекулы ДНК?

Задача6

Участок м-РНК, образовавшийся после транскрипции, имеет следующий состав кодонов: ГЦГАЦАУУУУЦГЦГУАГУАГА. Определите: а) состав и по­следовательность аминокислот в полипептидной цепи, б) какие кодоны отрезка ДНК будут кодировать эту м-РНК и в какой последовательности они будут располагаться.

Задача 7

Фрагмент белка цепи А-инсулина состоит из 5 аминокислот: глицин — изолейцин — валин — глутамин — глутамин. Определите: а) структуру участка м-РНК, кодирующего этот участок инсулина, б) антикодоны т-РНК к указанным аминокислотам?

Задача 8

Последовательность кодонов в м-РНК: 1. АУГ, 2. УУУ; 3. ААА; 4. АГУ; 5. ЩЩ. Определите последовательность антикодонов т-РНК комплементарным данным кодонам: 1,ГГГ; 2. ЦЦЦ; 3. ААА; 4. УАЦ; 5. УУУ; 6. УАА; 7. УГА; 8. УАГ; 9. УЦА.

Задача 9

Фрагмент молекулы белка состоит из следующих 7 аминокислот: валин -аспарагин — аланин — пролин — тирозин — серии — триптофан. Определите: а) структуру участка м-РНК, кодирующего данные аминокислоты: б) ген, несу­щий информацию об этом белке.

Задача10

Белковая часть гемоглобина человека состоит из 2-х а — цепей и 2-х р це­пей. В а -цепь входит 141 аминокислота, в Р цепь 146 аминокислот. У больных людей серповидноклеточной анемией в 6-ом положении вместо глютаминовой кислоты становится валин, и состав β цепь гемоглобина (HbS) имеет следующий вид: валин — гистидин 2 — лейцин 3 — треонин 4 — пролин 5 — валин 6 — глютаминовая кислота 7 — лизин 8 .

Постройте участок ДНК (НbА) здорового человека, учитывая замену в 6 положении Р цепи и участок ДНК (HвS), больного серповидноклеточной ане­мией. Определите изменение в участке ДНК, приведшее к заболеванию.

Задача 11

Последовательность нуклеотидов в ДНК: ААТТАЦГТЦААТТАЦ. 1. По­стройте м-РНК; 2. Определите последовательность аминокислот в белке. 3. Что произойдет, если между 9-м и 10-м нуклеотидами в м-РНК будет вставка урацила?

Задача 12

Инсулин содержит 51 аминокислоту. Средний молекулярный вес амино­кислоты 110, а нуклеотида около 330. Определите молекулярный вес гормона инсулина и молекулярный вес кодирующего его гена.

Задача 13

Сколько аминокислот содержит белок, если кодирующая часть соответст­вующего гена состоит из 1500 нуклеотидов?

Задача14

Сколько видов т-РНК может быть использовано для включения в полипеп­тидную цепь аминокислоты триптофана?

Задача 15

Сколькими т-РНК и какими соответственно антикодонами т-РНК будет возможна доставка следующих аминокислот к месту синтеза белка на полиробосоме: метионина, фенилаланина, валина, триптофана?

Задача 16

Нуклеиновая кислота бактериофага имеет молекулярный вес 10 7 . Сколько белков закодировано в ней, если учесть, что белок состоит в среднем из 400 аминокислот, а молекулярный вес нуклеотида 330?

Читайте так же:  Аминокислоты химия 10 класс

Задача 17

Белок состоит из 500 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами в двухцепочной ДНК составляет 0,34 нм?

Определите процентное содержание всех нуклеотидов в молекуле ДНК, если адениловых нуклеотидов 20%.

Задача19

Сколько аминокислот содержится в белке, если в гене, который его коди­рует содержится адениловых и тимидиловых нуклеотидов по 150, а гуаниловых и цитидиловых по 300?

Задача 20

В ДНК вируса закодировано 15 белков, состоящих в среднем из 5000 ами­нокислот каждый. Определите массу вирусной ДНК, если молекулярный вес одного нуклеотида — около 330.

Задача21

Вирус табачной мозаики содержит белок с молекулярной массой 17-18 10 3 . Капсид вируса табачной мозаики состоит из 2000 идентичных молекул белка, уложенных по спирали. Определите: 1) количество аминокислот, входящих в данную молекулу белка, 2) число нуклеотидов в молекуле РНК, коди­рующих данный белок, 3) молекулярный вес капсида вируса.

Задача 22

Вфрагменте молекулы ДНК обнаружено 1400 гуаниловых нуклеотидов, что составляет 24% общего количества. Сколько содержится в этом фрагменте ДНК цитидиловых, тимидиловых, адениловых нуклеотидов?

Задача 23

Яичный альбумин имеет молекулярную массу 36000, молекулярный вес одной аминокислоты равен ПО. Определите количество нуклеотидов в гене и его длину, кодирующем яичный альбумин?

Задача 24

Определите антикодоны молекул т-РНК, которые доставляют следующие аминокислоты к месту синтеза белка на полиробосоме: метионин, лизин, фенилаланин, серии, гистидин, треонин, изолейцин.

Задача 25

В нормальном гемоглобине НвА фрагмент (3 цепи (4-тый пептид) состоит из 8 аминокислот: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — глютаминовая кислота — глютаминовая кислота — лизин. В гемоглобине g в этом пептиде в положении 6 вместо глютаминовой кислоты стоит глицин. Определите измене­ния на данном участке м-РНК и соответственно ДНК, кодирующим g — гемо­глобин.

Задача 26

Сложные вирусы могут содержать до 200 генов. Типичные белки состоят в среднем из 500 аминокислот, молекулярный вес одной аминокислоты — ПО, а молекулярная масса одного нуклеотида составляет 330. Определите молекуляр­ную массу одного типичного белка и молекулярную массу вирусной ДНК?

Биосинтез аминокислот и нуклеотидов

Биосинтез аминокислот.

Белки – полимеры L-a-аминокислот, общая формула которых:

или при рН, близких к нейтральным:

Остатки аминокислот соединены в белках между собой амидными (пептидными) связями:

Полимеры, построенные из остатков a-аминокислот с помощью пептидных связей – полипептиды. Белки могут быть представлены одной или несколькими полипептидными цепями. В состав природных белков входят 19 аминокислот и одна иминокислота – пролин. К незаменимым относятся 10 аминокислот: триптофан, фенилаланин, валин, изолейцин, лейцин, метионин, лизин, аргинин, гистидин, треонин (в дополнение – цистеин, который может быть синтезирован в клетках высших животных из метионина и тирозин – из фенилаланина).

Большинство микроорганизмов способны синтезировать все аминокислоты.

Углеродные скелеты аминокислот образуются из промежуточных продуктов обмена (ПВК, a-кетоглутарата, оксалоацетата, фумарата, эритрозо-4-фосфата, рибозо-5-фосфата и АТФ). Аминогруппа, как правило, вводится в состав молекулы на последних этапах синтеза. Некоторые аминокислоты образуются в результате превращения других аминокислот (ввод аминогруппы в состав молекулы не нужен).

Аминогруппы вводятся в реакциях прямого аминирования или переаминирования (окисленные формы азота NO3 — NO2 — предварительно восстанавливаются в процессе ассимиляционной нитратредукции).

Лишь часть аминокислот образуется в реакциях прямого аминирования NH4 + . В первичной ассимиляции NH4 + участвуют L-глутаматдегидрогеназа и L-аланиндегидрогеназа, которые осуществляют восстановительное аминирование a-оксокислот (АТФ в этом процессе не участвует). Большинство аминокислот получает аминогруппу от первичных аминокислот в результате трансаминирования (из свободных аминокислот в цитоплазме преобладает глутаминовая – более 50% от общего количества аминокислот).

Аминокислоты подразделяются на группы (семейства):

-глутамата (пролин, аргинин);

-аспартата (лизин, метионин, треонин, изолейцин);

-пирувата (аланин, лецин, валин);

-серина (глицин, цистеин);

-ароматических аминокислот (триптофан, тирозин, фенилаланин);

Биосинтез нуклеотидов. Пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды являются структурными блоками для синтеза нуклеиновых кислот. Кроме того, нуклеотиды входят в состав многих коферментов и участвуют в активации и переносе: остатков аминокислот, сахаров, а также синтезе компонентов клеточной стенки и липидов.

Нуклеотиды состоят из остатка пентозы (рибозы, дезоксирибозы), этерифицированного по одной ОН-группе (С5) остатком фосфорной кислоты и связанные N-гликозидной связью с азотсодержащим гетероциклом:

-производным 1,2-дигидро-2-оксопиримидина (урацил, тимин, цитозин) – пиримидиновые;

-производным пурина (аденин и гуанин) – пуриновые.

В состав ДНК входят азотистые основания аденин, гуанин, тимин и цитозин, а в состав РНК – аденин, гуанин, цитозин и урацил.

Синтез всех пуриновых нуклеотидов идёт общим путём. Разветвление происходит лишь на стадии инозиновой кислоты (образование адениловой и гуаниловой кислот). Общим является и синтез пиримидинов (разделение на стадии уридиновой кислоты).

Исходное соединение для образования пентозного компонента нуклеотидов – рибозо-5-фосфат образуется двумя путями:

-окислительным – из глюкозо-6-фосфата (пентозофосфатный путь);

-неокислительным – из фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфата в результате реакций, катализируемых трансальдолазой и транскетолазой.

Для синтеза нуклеотидов рибозо-5-фосфат используется в высокоэнергетической форме (5-фосфорибозил-1-пирофосфат).

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Сборка гетероцикла пуриновых нуклеотидов осуществляется на остатке рибозы, а сборка гетероцикла пиримидинов в несвязанной форме. Образование 2-дезоксирибозы происходит на заключительных этапах синтеза с участием белка тиоредоксина на уровне нуклеозиддифосфатов.

Источники


  1. Нестерюк, Т. Гимнастика маленьких волшебников / Т. Нестерюк, А. Шкода. — М.: ДТД, 1993. — 984 c.

  2. Нестеров, Михаил Агент силовой разведки / Михаил Нестеров. — М.: Эксмо, 2011. — 352 c.

  3. Брехман, И.И. Введение в валеологию — науку о здоровье / И.И. Брехман. — М.: Наука, 1987. — 125 c.
Аминокислоты состоят из нуклеотидов
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here