• 1. Основные понятия
• 2. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
• 3. Рибонуклеиновая кислота (РНК)
• 4. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

Основные понятия

Нуклеиновые кислоты — фосфорсодержащие биополимеры, построенные из мономеров — нуклеотидов и обеспечивающие хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах.

■ Открыты Ф. Мишером (1869 г., Швейцария).

* В молекулах нуклеиновых кислот содержится от 80 до нескольких сот миллионов нуклеотидов.

■ Нуклеиновые кислоты содержатся в ядрах, митохондриях и пластидах клеток.

Нуклеотид — органическое соединение, в состав которого входят: одно из пяти азотистых оснований (аденин, гуанин, урацил, тмин, цитозин), пятиуглеродный моносахарид (рибоза или дезокснрибоза) и остаток молекулы фосфорной кислоты (РO₄).

• Название и обозначение нуклеотидов: нуклеотид называется по имени своего азотистого основания и обозначается первой заглавной буквой его названия (пример: А — адениновый нуклеотид).

Комплементарные нуклеотиды — это пары нуклеотидов А и Т, а также Г и Ц, между азотистыми основаниями которых могут образовываться водородные связи.

В зависимости от того, какой сахар входит в состав нуклеотидов, нуклеиновые кислоты подразделяются на дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК).

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

❖ Состав ДНК:

■ пятиуглеродный сахар дезокси-рибоза,

■ азотистые основания (аденин, гуанин, тимин, цитозин),

■ остаток фосфорной кислоты.

❖ Структура ДНК впервые расшифрована Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г.

■ молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек, спирально закрученных одна относительно другой;

■нуклеотиды в каждой цепочке ДНК связаны друг с другом ковалентными фосфодиэфирными связями, образующимися между фосфатной группой одного нуклеотида и гидроксильной группой дезоксирибозы соседнего;

■ цепочки ДНК соединены друг с другом двумя или тремя водородными связями между комплементарными азотистыми основаниями: А = Т, Ц = Г.

Комплементарносгь — принцип, в соответствии с которым объединяются две полинуклеотидные цепи в молекуле ДНК, а также осуществляется синтез всех типов РНК на молекулах ДНК и синтез полипептидов по и-РНК в рибосомах: против нуклеотида А одной цепи может быть только нуклеотид Т другой цепи, а против нуклеотида Г — только нуклеотид Ц.

❖ Правило Чаргофа (следствие комплементарности нуклеотидов): число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых: А = Т, а число гуаниловых нуклеотидов равно числу цити-диловых: Г = Ц; откуда следует, что А + Г = Т + Ц.

Свойства ДНК: эта молекула способна к транскрипции, репарации, репликации.

Транскрипция — это процесс «считывания» генетической информации с одной из нитей молекулы ДНК и копирования ее на молекулу и-РНК, происходящий путем биосинтеза молекул и-РНК на соответствующих участках ДНК; является первым этапом реализации генетической информации в живых клетках.

■ Транскрипция происходит с помощью фермента РНК-лоли-меразы, который, двигаясь по молекуле ДНК, подбирает нуклеотиды, комплементарные нуклеотидам участка ДНК, и соединяет их в цепочку и-РНК.

Репарация — процесс исправления повреждений (восстановления) в молекулах ДНК и компенсации уже закрепившихся мутаций; происходит при участии особых ферментов.

Репликация (или удвоение) ДНК — происходящий под контролем ферментов процесс синтеза новой молекулы ДНК как точной копии уже существующей молекулы ДНК при ее использовании как матрицы; наблюдается в ходе подготовки клетки к делению. Матричный синтез ДНК идет по принципу комплементарности, антипараллельно; полуконсервативный прерывистый матричный синтез — от 3′- к 5′-концу.

❖ Этапы репликации ДНК:

■ постепенное разделение (с помощью специального фермента) комплементарных цепей ДНК в результате разрыва водородных связей между ними;

■ деспирализация разделившихся участков полинуклеотидных цепей ДНК (происходит при участии фермента ДНК-изомеразы);

■ комплементарный синтез новых (дочерних) полинуклеотидных цепей на каждой из старых цепей как на матрице; осуществляется с помощью фермента ДНК-полимеразы.

Локализация ДНК в клетках:

■ в хромосомах клеточного ядра (около 99% всей ДНК клетки), в митохондриях и пластидах эукариотических клеток;

■ в прокариотических клетках погружена в цитоплазму.

❖Функции ДНК: хранение, передача дочерним клеткам и воспроизведение генетической информации.

■В ДНК любой клетки закодирована информация о строении, количестве и последовательности синтеза всех белков данного организма.

Рибонуклеиновая кислота (РНК)

Состав РНК:

■ пятиуглеродный сахар рибоза,

■ азотистые основания (аденин, гуанин, урацил, цитозин),

■ остаток фосфорной кислоты.

Структура РНК (см. рис. 1.3):

■ молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепочки;

■ нуклеотиды в каждой цепочке РНК связаны друг с другом ковалентными фосфодиэфирными связями;

■ кроме того, между соседними нуклеотидами цепочки могут образовываться водородные связи;

* цепочки РНК значительно короче молекул ДНК, имеют меньшую молярную массу.

Виды РНК:

■ информационная РНК (и-РНК),

■ транспортная РНК (т-РНК),

■ рибосомальная РНК (р-РНК).

Информационная РНК (составляет 7 — рибозофосфатная основа около 5% от всех РНК клетки):

■ структура: незамкнутая цепь, содержащая от 300 до 30000 нуклеотидов; является комплементарной копией определенного участка ДНК (гена);

* функции: каждая специфическая молекула и-РНК переносит информацию о структуре определенного белка от ДНК в рибосомы (место сборки молекул белков) и является матрицей для синтеза молекул этого белка.

Транспортная РНК (составляет до 15% от всех РНК клетки):

■ структура: содержит 75-85 нуклеотидов; молекула т-РНК имеет вторичную структуру в форме «клеверного листа» (из-за наличия водородных связей) и два активных участка: антикодонтриплет нуклеотидов на верхушке «клеверного листа», и акцепторный конец, к которому присоединяются аминокислоты;

■ функция т-РНК — транспорт аминокислот в рибосому к месту сборки молекул белка.

❖ Рибосомальная РНК (составляет до 85% от всех РНК клетки):

■ место синтеза: молекулы р-РНК синтезируются в ядре клетки;

■ локализация: в комплексе с белками образует рибосомы — ор-ганеллы, на которых происходит синтез белка;

■ функция р-РНК — обеспечение нужного пространственного взаимного расположения и-РНК и т-РНК в рибосоме.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — органическое вещество, выполняющее роль аккумулятора энергии в клетке в виде макроэргических связей.

❖ Состав молекул АТФ:

■ пятиуглеродный сахар рибоза,

• азотистое основание аденин,

• три остатка молекул фосфорной кислоты.

❖ Энергетика химических связей:

■ между остатками молекул фосфорной кислоты существуют макроэргические связи; при разрыве одной такой связи в результате гидролитического (под воздействием молекулы воды) отщепления выделяетс)( 40 кДж энергии;

■ аккумуляция энергии в вышеуказанных связях происходит в процессе синтеза АТФ за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ (окислительное фосфорилирование).

❖ Некоторые особенности АТФ:

■ АТФ синтезируется в гиалоплазме, митохондриях и хлоропла-стах (у растений в процессе фотосийтеза);

■ среднее время жизни молекулы АТФ в клетке — менее 1 мин.

❖ Значение АТФ: это — главный и универсальный источник энергии для всех процессов жизнедеятельности в клетке.

The post Нуклеиновые кислоты first appeared on ESCULAPPRO.RU.

• 1. Основные понятия
• 2. Уровни организации, свойства и признаки живого

Основные понятия

Биология — совокупность наук о живой природе и жизни вообще: о строении и функции живых существ и их природных сообществ, об их происхождении, распространении и развитии, об их связи и взаимоотношении друге другом и с неживой природой.

Жизнь — это способ существования открытых коллоидных систем, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития на основе биохимического взаимодействия белков, нуклеиновых кислот и других соединений вследствие преобразования веществ и энергии, поступивших из внешней среды.

Организм — это особь, живое существо, представляющее собой целостную систему, обладающую всей совокупностью признаков живого.

Клетка — элементарная живая система, основная структурная единица живых организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Ткань — совокупность (группа) сходных по строению и происхождению клеток, а также межклеточного вещества, объединенных и приспособленных для выполнения одинаковых функций.

Орган — часть многоклеточного организма, имеющая определенное строение и выполняющая определенные функции.

Развитие — необратимый процесс количественных и качественных изменений живого организма и его частей с течением времени.

Размножение — процесс воспроизведения организмом подобных себе организмов, приводящий к увеличению численности вида.

Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих в течение длительного времени (большого числа поколений) определенную территорию в пределах его ареала и относительно изолированных от других групп особей того же вида; обладает собственным генофондом и является структурной единицей вида и элементарной единицей эволюции.

Вид — исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которых сходны по морфологическим, физиологическим и биохимическим особенностям, способны скрещиваться между собой с образованием плодовитого потомства, приспособлены к определенным условиям жизни и занимают в природе определенную область (ареал).

Ареал — область распространения какого-либо вида или популяции в природе.

Биота — исторически сложившаяся совокупность живых организмов, имеющих общую область распространения.

Биогеоценоз — совокупность живых организмов, длительно проживающих на одной территории, и неживых компонентов, связанных обменом веществ и превращениями энергии (I). Крупные участки суши с определенным типом растительности (II).

Биосфера — оболочка Земли, включающая всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы (до нижней границы озонового слоя, 20-25 км) и верхнюю часть литосферы (на глубину до 3,0-3,5 км), заселенная живыми организмами и преобразованная ими.

Ноосфера — «сфера разума» (по В.И. Вернадскому); сфера, охваченная взаимодействием человеческого общества и природы.

Красная книга — официальный документ, содержащий перечень редких и исчезающих видов растений, животных, грибов и лишайников. Содержит информацию о прошлом и современном развитии видов, их численности, причинах ее сокращения, особенностях воспроизводства, методах охраны вида.

Уровни организации, свойства и признаки живого

❖ Уровни организации живого:

■ молекулярно-генетический,
■ клеточный,
■ организменный,
■ популяционно-видовой,
■ биогеоценотический,
■ биосферный.

Важнейшие свойства и признаки живого:

■ самовоспроизведение — способность образовывать себе подобных в процессе размножения;

■ наследственность — способность передавать потомкам свои свойства и особенности строения, функционирования и развития;

■ самообновление — замена самой системой выработавших ресурс или (иногда) поврежденных структурных элементов за счет ее собственных внутренних резервов;

■ целостность и дискретность: любая биологическая система состоит из отдельных, но взаимодействующих друг с другом частей, образующих единое структурно-функциональное целое;

■ особенности химического состава: в живых организмах более 95% их массы приходится на четыре элемента — кислород, углерод, водород и азот;

■ единый принцип структурной организации: высокоупорядоченное клеточное строение;

■ рост — необратимое увеличение массы и размеров живой системы, обусловленное образованием в ней новых структурных элементов;

■ онтогенез — индивидуальное развитие отдельного организма, начинающееся с момента образования зиготы или начала жизни вегетативного органа, деления материнской особи и заканчивающееся смертью;

■филогенез — историческое развитие отдельных систематических групп (в частности, видов) организмов;

■ изменчивость — способность приобретать новые свойства и признаки, приводящая к возникновению различий между роди гелями и потомством и между особями одного вида;

■ саморегуляция — свойство организма поддерживать гомеостаз, т.е. состояние относительного постоянства внутренней среды организма независимо от изменений внешней среды;

■ адаптация — способность живой системы приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды путем перестройки работы своих органов;

■ раздражимость — способность клеток, тканей и организма отвечать специфическими реакциями на любые изменения внешней и внутренней среды;

■ метаболизм (обмен веществ) — строго упорядоченная и последовательная совокупность химических реакций (в том числе реакций синтеза органических веществ — анаболизм — и реакций их окисления — катаболизм), протекающих в клетках, сопровождающихся обменом веществом и энергией организма с окружающей средой (энергозависимость) и обеспечивающих все проявления жизнедеятельности организма.

* Носителями генетической информации являются молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК, входящих в состав клеток всех живых организмов.

The post Биология как наука об общих закономерностях живого first appeared on ESCULAPPRO.RU.