Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Октября 2013 в 17:59, реферат
Молекули ДНК, виділена з ядер кліток, в електронному мікроскопі представлені у вигляді довгих ниток, що складаються з великого числа дезоксирибонуклеотидів. Нитки ДНК товщі і довші, ніж нитки білків. Довжина молекули ДНК досягає сотень тисяч нанометрів. Це незрівнянно більше найкрупнішої білкової молекули, яка в розгорнутому вигляді досягає в довжину не більше 1ОО—200 нм. Молекула ДНК по масі досягає 6*1О-12 грама. Генетична інформація, ув'язнений, в ДНК складається з послідовності нуклеотидів. ДНК складається в основному з чотирьох нуклеотидів, які відповідають чотирьом азотистим підставам: аденіну, гуаніну, тиміну і цитозину. Окрім цих підстав, препарати ДНК можуть містити метиловані похідні цих підстав.
1. ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ
2. СКЛАД І СТРУКТУРА ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕЇНОВОЇ КИСЛОТИ.
3. ФИЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕЇНОВОЇ КИСЛОТИ
4. УЯВЛЕННЯ ПРО ГЕН
5. ГЕНЕТИЧНИЙ КОД
6. БУДОВА І ВЛАСТИВОСТІ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ
7. СТРУКТУРА РИБОНУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ
8. ІНФОРМАЦІЙНА РИБОНУКЛЕЇНОВА КИСЛОТА
9. ТРАНСПОРТНА РИБОНУКЛЕЇНОВА КИСЛОТА
10. РИБОСОМНА РИБОНУКЛЕЇНОВА КИСЛОТА
11. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
РЕФЕРАТ
На тему:
“Нуклеїнові кислоти”
ІФНМУ
ПЛАН
Дезоксирибонуклеїнові кислоти.
СКЛАД І СТРУКТУРА
Молекули ДНК, виділена з ядер кліток, в електронному мікроскопі представлені у вигляді довгих ниток, що складаються з великого числа дезоксирибонуклеотидів. Нитки ДНК товщі і довші, ніж нитки білків. Довжина молекули ДНК досягає сотень тисяч нанометрів. Це незрівнянно більше найкрупнішої білкової молекули, яка в розгорнутому вигляді досягає в довжину не більше 1ОО—200 нм. Молекула ДНК по масі досягає 6*1О-12 грама.
Генетична інформація, ув'язнений,
в ДНК складається з
Основний структурний ланцюг молекули ДНК утворюють послідовно сполучені один з одним молекули пентози і ортофосфорної кислоти. Ланцюг ДНК представляє вуглеводно-фосфатну послідовність, з якою сполучені азотисті підстави. Вуглеводні і фосфатні групи виконують лише структурну функцію. Молекули ортофосфорної кислоти сполучають між собою молекули дезоксирибози за рахунок утворення хімічних зв'язків. При взаємодії гідроксильної групи 3-го атома вуглецю однієї молекули пентози з гідроксильною групою 5-го вуглецевого атома іншої молекули пентози відщеплюється молекула води. Тоді в залишків ортофосфорної кислоти зберігається ще по одній гідроксильній групі, здатній дисоціювати. Це обумовлює кислотні властивості всієї макромолекули ДНК.
Молекула ДНК має два ланцюги нуклеотидів, розташованих паралельно один одному, але в зворотній послідовності. Ці ланцюги стримуються між собою за рахунок водневих зв'язків між парами аденін - тимін і гуанін - цитозин. При цьому азотисті підстави розташовуються усередині спіралі. Водневі зв'язки утворюються між будь-яким електронегативним атомом, наприклад киснем тиміну або азотом аденіну і атомом водню, ковалентний
пов'язаним з іншим електронегативним атомом:
Між аденіном і тиміном
утворюються два водневі зв'
Доповнення аденіну тиміном і гуаніну цитозином, інакше зване комплементом, забезпечує однакове по всій довжині подвійної спіралі відстань між ланцюгами і освіта між протилежними підставами максимального числа водневих зв'язків, що додає молекулі одночасно стійкість і рухливість. Послідовність підстав в одному ланцюзі ДНК строго відповідає послідовності підстав в іншому ланцюзі. Це є необхідною умовою функціонування ДНК і передачі спадкової інформації. При необхідності подвійна спіраль ДНК легко рветься під дією ферменту Дезоксирибонуклеази.
Молекула ДНК в ядрі клітки не існує ізольовано сама по собі. Вона оточена пов'язаними з нею білками. Але білки не приймають участі в передачі спадкової інформації.
Основними білками, локалізованими в ядрі кліток і пов'язаними з ДНК, є спеціальні білки, звані гістонами. Гістони володіють основними (лужними) властивостями завдяки високому вмісту в них основних амінокислот. Мабуть, їх дія компенсує в деякій мірі кислотні властивості нуклеїнових кислот. По переважаючому вмісту амінокислот виділяють п'ять найважливіших гістонів: гістон Н1 має високий вміст лізину, гістон Н2b лізину містить менше, ніж попередній гістон, гістон Н2а має високий вміст лізину і аргініну, гістон Н3 містить велику кількість аргініну, гістон Н4 багатий аргініном і гліцином.
Окрім ядерної ДНК, еукаріотичні клітки містять невелику кількість цитоплазматичної ДНК, тобто ДНК, яка розташовується в цитоплазмі, за межами ядра. Ця ДНК називається позаядерною. На долю позаядерної ДНК доводиться біля 0,1- 0,2 всій клітинній ДНК. Позаядерна ДНК відрізняється від ядерної складом азотистих підстав і молекулярною масою. Вона знаходиться в мітохондріях - постійно присутніх внутріклітинних органоїдах, що беруть участь в перетворенні енергії в клітці.
Невелику кількість ДНК містять деякі пластиди рослинних кліток, зокрема хлоропласти, — пластиди, що мають хлорофіл і що беруть участь в процесі фотосинтезу.
ФИЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
При нагріванні ДНК денатурує, тобто руйнується. Денатурація двох ланцюжків ДНК відбувається при температурі вище 90 0С, а інактивація (часткове руйнування) починається про температурі 85 0С.
При нагріванні розчину ДНК і одночасній реєстрації оптичної щільності розчину при довжині хвилі 260 нм при певній температурі станеться різке збільшення поглинання світла розчином. Спостерігається так званий гіперхромний ефект. Температура, при якій спостерігається гіперхромний ефект, називається температурою плавлення. Гіперхромний ефект при температурі плавлення пов'язаний з тим, що відбувається розрив водневих зв'язків і порушується впорядкованість молекули ДНК. Поняття температури плавлення відносно ДНК пов'язують з кристалічним станом молекули ДНК до відповідної температури і порушенням впорядкованої структури при нагріванні вище температури плавлення. Характер дифракції рентгенівських променів також вказує на кристалічну будову дезоксирибонуклеїнової кислоти.
УЯВЛЕННЯ ПРО ГЕН
Ген — це елементарна одиниця спадковості, що є певною специфічною послідовністю нуклеотидів в ДНК.
У хромосомах диплоїдних організмів гени розташовані парами. Хромосома розділена на ділянки - локуси. Локус — це місце розташування того або іншого гена в хромосомі. Сам ген складається з двох або декількох алелей. Алель - це один або декілька варіантів гена, які можуть знаходитися в даному локусі хромосоми. Таким чином, алель є станом гена, що визначає розвиток даної ознаки.
Загальне число генів
в клітці вищих організмів складає
близько 100 000. Кожному гену відповідає
свій білок. Структурні гени в геномі
розташовані в такій
У генах закодована генетична інформація, одиницею якої є кодон — група з трьох по послідовних нуклеотидів, інакше звана триплетом.
Багато генів, принаймні в прокаріот, входять до складу оперону. Оперон – це група генів, що визначає синтез функціонально зв'язаних ферментів. У нього входять структурні і інші гени, наприклад, ген - регулювальник, який з невеликою, але постійною швидкістю забезпечує синтез специфічного білка, званого репресором. Цей білок володіє сильною спорідненістю до гену—оператору і може легко приєднуватися до нього. Ген - оператор управляє функціонуванням структурних генів. Він як би то включає їх, то вимикає. При пов'язанні гена—оператора з білком - репресором робота структурних генів припиняється.
Довгий час вважалося, що генетичний апарат клітки нерухомий, фіксований і всі гени займають в нім строго певне положення. Проте ряд даних не узгоджувалися з цим положенням. Ще в кінці 40-х років Б. Макклінток (США) отримала на кукурудзі ряд мутацій, які вона пояснила наявністю генетичних елементів, що міняють своє місце в ДНК. Це положення було настільки революційним, що до нього віднеслися спочатку з великим недовір'ям. Тим більше що отримані автором експериментальні дані були лише непрямими. Пізніше рухливі гени були виявлені у бактерій.
Зараз вважається, що і в клітках тварин не всі гени строго фіксовані — серед них також існують рухливі гени, які грають важливу роль в еволюційному процесі. З рухливими генами, можливо, зв'язано і виникнення злоякісних пухлин.
Ген важливий ще тим, що він відповідальний за прояв дії мутацій. Мутація - це раптово виникла зміна генетичної інформації, обумовлена зміною структури молекули ДНК, що кодує її. Мутації, залежно від точки додатка, можуть змінити зовнішні ознаки організму, його фізичні особливості, біохімічні і біофізичні процеси, порушити розвиток, ослабити життєздатність організму або навіть привести його до загибелі. Найчастіше мутації супроводжуються несприятливими наслідками. Генні мутації є причиною розвитку деяких хвороб, наприклад серповидноклітинній анемії.
Явище мутації лежить в основі еволюції і селекції живих організмів. В результаті реплікації ДНК спадкові ознаки передаються потомству, але лише мутації забезпечують виникнення якої-небудь нової ознаки. І вже потім ця нова ознака передається по спадку.
Існують і сприятливі мутації. Такі мутації наводять до того, що заміна, наприклад, однієї амінокислоти на іншу супроводжується поліпшенням функціонування даного ферменту. Така мутація закріплюється в організмі при подальшому розмноженні вигляду.
ГЕНЕТИЧНИЙ КОД
Генетичний код — це система розташування нуклеотидів в нитці ДНК, що обумовлює відповідну послідовність розташування амінокислот в білці. Генетичний код передається по спадку і визначає властивості організмів. Він може мінятися в результаті мутацій, які бувають позитивними і міняють його убік, сприятливу для організму, або, що буває частішим, в несприятливу або навіть згубну для конкретного організму.
Роботи по розшифруванню генетичної коди проводилися в основному на клітках бактерії кишкової палички і були повторені на інших видах бактерій, а також на організмах тварин, включаючи людину, на рослинах.
Про код заговорили всього дев'ятнадцять років тому; у 1951 році це слово вперше з'явилося в лексиконі біологів. Правда, виголосив його не біолог, а фізик.
Але сама ідея про те, що в спадковій речовині записані розпорядження, яким має бути майбутній організм, - ця ідея в найзагальнішій формі висловлювалася, як це ні дивно, багато раніше. Сьогоднішні історики генетики з подивом виявили першу згадку об можливості отримати величезне різноманіття спадкових ознак різним просторовим розташуванням атомів в макромолекулах ще в листах Мішера — відкривача нуклеїнових кислот. Це кінець ХIХ століття. На початку нашого століття, в 1927 році Микола Костянтинович Кольцов, представляв механізм передачі генетичних властивостей, впритул підійшов до ідеї коди. Нарешті, в 1947 році видатний німецький учений Э. Шредінгер, осмислюючи життя з позиції фізики, прямо назвав “структуру хромосомних ниток шифрувальним кодом “.
Але, ймовірно, біологія ще не була досить підготовлена, аби прийняти нову, революційну ідею. Хоча, здавалося б, всі необхідні для цього знання вже були накопичені до 50-м рокам.
Той факт, що ДНК побудована з нуклеотидів чотирьох сортів, а білок — з амінокислот приблизно двадцяти сортів і що ДНК якимсь чином направляє синтез білка, був відомий біологам. І ці обставини можна було об'єднати, угледівши тут причинний зв'язок; проте зроблено цього не було. У 1953 році Д. Уотсон і Ф. Крік відкривають будову ДНК. Їх модель начебто не накладає жодних обмежень на послідовність нуклеотидів в одному ланцюзі, але відкритий строгий комплемент підстав, і це може насторожити; можна побачити тут деякий натяк на можливість перенесення закодованої інформації, але... натяк залишається таким, що не зрозумів. Чесно кажучи, це одна з найдивніших сторінок в історії молекулярної генетики: як примудрилися Уотсон і Крик пройти мимо генетичної коди? Вони зробили все, що б максимальне наблизити його відкриття: вони вперше встановили структуру ДНК і механізм її відтворення, тобто показали, яким чином інформація, якщо передбачити її існування клітці, може передаватися з покоління в покоління; вони вперше формулювали, користуючись словами Ф. Крику, “одне з самих вражаючих узагальнень біохімії, яке (як це ні дивно) навряд чи навіть згадується в біохімічних книгах, - те, що 20 амінокислот і 4 підстави за мало чим виключенням однакові для всієї природи. Вони стояли так близько до ідеї коди, що здається просто незрозумілим, як вони не виголосили це магічне слово, яке, коли його виголосили, викликало лавинний потік нових ідей і робіт і абсолютно перетворило молекулярну біологію, відразу наблизивши її до таких наук, як кібернетика і математика.