mozok.click » Біологія » Нуклеїнові кислоти та нуклеотиди
Інформація про новину
  • Переглядів: 2126
  • Автор: admin
  • Дата: 26-11-2017, 06:13
26-11-2017, 06:13

Нуклеїнові кислоти та нуклеотиди

Категорія: Біологія

Терміни й поняття: нуклеїнові кислоти, нуклеотиди, азотисті основи, мсікро-ергічні зв 'язки, аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), дезоксирибоза, дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), рибоза, рибонуклеїнова кислота (РНК), рибосоми, генетична інформація.

Нуклеїнові (від лат. нуклеус — ядро) кислоти — це біологічні полімери, до складу яких, окрім найбільш поширених у клітинах живих організмів елементів(С, Н, О, N), неодмінно входить Фосфор (Р). Нуклеїнові кислоти переважно зосереджені в ядрі клітини, де їх уперше виявили. Із цим пов’язане походження їх назви. Вони обов’язково містяться в клітинах усіх живих організмів.

Мономери нуклеїнових кислот. Мономерами, або структурними одиницями нуклеїнових кислот, є нуклеотиди. До складу молекули нуклеотиду входять:

• азотиста основа — речовина зі складною циклічною структурою молекули;

• п'ятикарбоновий цукор (рибоза чи дезоксирибоза);

• залишок ортофосфатної кислоти (Н3Р04), наявність якого визначає кислотнівластивості нуклеотиду (іл. 7.1).

Усього до складу нуклеїнових кислот входять п’ять видів нуклеотидів, що отримали назвивідповідно до вмісту в них нітратних основ (табл. 2).

Полінуклеотидний ланцюг та його будова. Нуклеотид, щоскладається з однієї нітратної основи, однієї молекули п’ятикарбоно-вого цукру та одного залишку ортофосфатної кислоти, називають мононуклеотидом. Мононуклеотиди, так само як

амінокислоти та моносахариди, можуть реагувати між собою, утворюючи полімерні сполуки — полінуклеотиди. Перебіг такої реакції супроводжується виділенням молекули води та утворенням міцного етерного зв'язку.



Таблиця 2.

Речовиною, що сполучає нуклеотиди, є залишок ортофосфатної кислоти, що скріплює цукри сусідніх нуклеотидів, у такий спосіб формуючи полінуклеотпд,який зазвичай називають нуклеїновою кислотою (іл. 7.2). Ця сполука може містити

від кількох сотень до кількох мільйонів нуклеотидів, що залежить від типу молекули. Полінуклеотиди мають чітку лінійну структуру ланцюга. Маса нуклеїнових кислот зазвичай значно більшавід маси білків.

Іл. 7.2. Полінуклеотпд (фрагмент первинної структури ділянки ланцюжка ДНК)

Типи нуклеїнових кислот. За молекулами вуглеводів, а також за складом нітратних основ нуклеїнові кислоти поділяють на два типи: ДНК та РНК.

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК). До складу її нуклеотиду входять:цукор дезоксирибоза, чотири типи азотистих основ (аденін, гуанін, тимін тацитозин), а також залишок ортофосфат-ної кислоти.

У клітинах рослин, тварин та грибів ДНК зосереджена в ядрі, її практично немає в цитоплазмі клітини. Цей тип нуклеїнових кислот утворює лише дужевеликі молекули, що складаються з двох ланцюгів. Вони в середньому налічуютьблизько 300 тис. пар нуклеотидів і мають масу близько 100 млн а. о. м.


Рибонуклеїнові кислоти (РНК). їх мононуклеотиди утворені з моносахари-ду рибози, а також чотирьох типів азотистих основ: аденіну та гуаніну, цитозину та урацилу. Ці величезні кислоти містяться як у ядрі, так і в цитоплазмі, мають лишеодин полінуклеотидний ланцюг (іл. 7.3) і вирізняються відносно незначними розмірами — від 75 до кількох тисяч нуклеотидів. Уміст РНК в ядрах клітин різноговіку та різного фізіологічного стану істотно різниться. Відомі декілька типів РНК,

різних за розмірами й структурою молекул, до того ж вони виконують у клітині різні функції.

Типи РНК. Дослідження показали, що в клітинах всіх живих істот обов’язково є РНК трьох основних типів і всі вони, так чиінакше, беруть участь в одномупроцесі — біосинтезі білка, забезпечуючи різні етапи цього складного процесу. Близько 90 % РНКміститься в цитоплазмі, решта — уядрі.

Іл. 7.3. Схема будови фрагмента молекули РНК

Рибосомальна РНК (рРНК).

Це найбільш масова РНК. На неї припадає 75-85 % цієї речовини вклітині. Існує вона у вигляді соліМагнію. Насправді рРНК — це неодна молекула, а сукупність молекул кількох типів із доволі значним(2,5-4,0 тис.) або кількох типів зрізним числом нуклеотидних залишків. Цей тип РНК є основноюречовиною рибосом — особливихорганоїдів клітини, у яких відбувається біосинтез білка (іл. 7.4).

Молекули рРНК формують, подібно до білків, складну тривимірну структуру та мають ще одну унікальну властивість — каталізують хімічні реакції. Синтезується рРНК у чітко визначених певних ділянках ядра — ядерцях.

Транспортна РНК (тРНК) — це найменші молекули РНК, що нараховуютьвід 70 до 90 нуклеотидів і становлять 15 %усієї маси РНК клітини. Для кожної з 20амінокислот, що входять до складу білка, єсвоя тРНК. Усього їх відомо понад 80 видів. тРНК — це тривимірна структура, специфічна й стабільна, що за формою нагадуєлисток конюшини (іл. 7.5). Функція тРНКполягає в транспортуванні амінокислот, щозадіяні в біосинтезі білка, причому на кожну з 20 основних амінокислот припадає неменше одного виду тРНК.

Інформаційна РНК (ІРНК) (інша назва — матрична мРНК). Її питома маса серед різних типів РНК — 1-5 %. Молекули ІРНК містять від 100 до 6 000 залишків

нуклеотидів. іРНК синтезується, як і всі інші РНК, у ядрі, саме тут — найвища їїконцентрація. Має ниткоподібну форму.

Молекули іРНК нестійкі й у цитоплазмі швидко розпадаються. Свою назву іРНК отримала через те, що в ній«зашифрована» інформація про послідовність амінокислот у білках, а крімтого, по іРНК, як по матриці, відбувається біосинтез білків.

Відмінності між ДНК і РНК. Між

ДНК і РНК, що містяться в клітинах усіх без винятку організмів, існує три основні відмінності.

• ДНК містить дезоксирибозу, аРНК — рибозу,

• ДНК складається з нуклеотидівА, Т, Г, Ц, а РНК — з А, У, Г, Ц (тобто замість тиміну до одного з них входить урацил).

• Молекули ДНК величезні зарозмірами й складаються з мільйонів

нуклеотидів. Вони мають молекулу, що складається з двох ланцюгів. РНК набагато коротші та мають не більш ніж кілька тисяч нуклеотидів. Для них характерна одноланцюгова молекула.


Генетична інформація. На перший погляд, розташування чотирьох типів нуклеотидів у ланцюжку ДНК, наприклад, ...АТТГГЦАТ AT АГ..., є зовсім випадковим. Воно не відповідає ані розподілу 1 : 1 : 1 : 1, ані ще якомусь іншому. Проте, як згодом з'ясували, порядок розміщення нуклеотидів у ланцюзі ДНК має цілкомзакономірний характер, хоча й не підпорядковується, здавалося б, очевидним математичним закономірностям. У послідовності нуклеотидів ДНК закодована генетична інформація про особливості первинної структури (послідовність амінокислот уполіпептиді) та набір білків, властивих певній клітині. Виявляється, що ця послідовність специфічна не лише для певного виду організмів, а й для окремих особин.Установлено, що послідовність нуклеотидів у ДНК чітко передається від батьківської клітини до дочірньої під час клітинних поділів.

АТФ — вільний нуклеотид будь-якої клітини. Крім нуклеотидів, що входять до складу нуклеїнових кислот, неодмінним компонентом будь-якої клітини є так звані вільні нуклеотиди. До складу вільних нуклеотидів входить до трьох залишків ор-тофосфатної кислоти, що послідовно сполучаються один з одним (іл. 7.6). Причомудруга й третя молекули ортофосфатної кислоти приєднуються до нуклеотиду особливими зв'язками, у яких запасається енергія. Ці зв’язки називають макроергічними(від грец. макрос — великий та ергон — робота, дія) і позначають «~».

Найпоширенішим серед нуклеотидів є сіденозинтрифосфат (АТФ), частка якого в масі клітини становить близько 0,5 %. Саме він відіграє ключову роль уклітинних перетвореннях енергії. АТФ складається з аденіну, рибози й трьох залишків ортофосфатної кислоти та здійснює функцію акумулятора енергії в клітині.

Будь-яка хімічна реакція, що потребує затрат енергії, пов'язана з відщепленням одного залишку ортофосфатної кислоти в молекулі АТФ і перетворення її на аденозиндифосфат (АДФ). Накопичення енергії в клітині, навпаки, відбуваєтьсяза рахунок перетворення АДФ на АТФ.

Нуклеїнові кислоти — це найбільші за розмірами біополімери, структурною одиницею яких є мононуклеотиди. Вони складаються з азотистої основи, п’ятикар-бонового цукру та одного залишку ортофосфатної кислоти.

Відповідно до виду п’ятикарбонового цукру нуклеїнові кислоти поділяють на два типи:які різняться структурою і характером функцій у клітині.

Вільні мононуклеотиди є неодмінними компонентами цитоплазми будь-якої клітини, а нуклеотид АТФ — ключова речовина, що бере участь у перетвореннях енергії в клітині.

1. До якої категорії біологічних молекул належать нуклеїнові кислоти? 2. Якіхімічні елементи неодмінно містяться в молекулі нуклеїнової кислоти? 3. Назвітьтри компоненти, з яких складається нуклеотид. 4. Які зв’язки називають макроер-гічними? 5. Чому АТФ називають акумулятором клітини? 6. Чим різняться будовинуклеотидів ДНК і РНК, а також їх розташування у клітині? 7. Як саме ДНК виконує спадкову функцію?

• Чому молекули ДНК є найбільшими біологічними макромолекулами?

• Чому в молекулах нуклеїнових кислот містяться п’ятиатомні цукри, ане шестиатомні?

 

Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Межжерін

 






^