mozok.click » Біологія » Нуклеїнові кислоти. АТФ
Інформація про новину
  • Переглядів: 7541
  • Автор: admin2
  • Дата: 9-06-2017, 21:23
9-06-2017, 21:23

Нуклеїнові кислоти. АТФ

Категорія: Біологія

З курсу біології рослин і тварин пригадайте, де в їхніх клітинах зберігається спадкова інформація? Які речовини відповідають за зберігання і відтворення спадкової інформації? Чи однакові ці речовини в рослин і тварин?

 

Нуклеїнові кислоти та нуклеотиди

Молекули нуклеїнових кислот є великими органічними молекулами — біополімерами, мономерами яких є нуклеотиди. Кожний нуклеотид складається з трьох компонентів — нітратної основи, моносахариду (рибози або дезоксирибози) і залишку ортофосфатної кислоти (мал. 8.1). У нуклеїнових кислотах трапляються п’ять різних нітратних основ (мал. 8.2). У клітинах живих організмів окремі нуклеотиди як окремі речовини також активно використовуються в різних процесах обміну речовин.

Під час утворення молекул нуклеїнової кислоти між залишком фосфатної кислоти одного нуклеотиду й моносахаридом іншого утворюється хімічний зв’язок. Тому нуклеїнові кислоти, що утворюються таким чином, мають вигляд ланцюга, в якому нуклеотиди розташовані послідовно один за одним. Їх кількість в одній молекулі біо-полімера може досягати кількох мільйонів.

Мал. 8.1. Розгорнута структурна формула молекули нуклеотиду

 

Мал. 8.2. Нітратні основи нуклеотидів

 

ДНК і РНК

У живих організмів існує два типи нуклеїнових кислот — РНК (рибонуклеїнова кислота) і ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота). Порівняємо їх за допомогою таблиці.



Порівняльна характеристика ДНК і РНК

 

ДНК

РНК

Нітратні основи, що входять до складу нуклеотидів

Аденін, тимін, гуанін, цитозин

Аденін, урацил, гуанін, цитозин

Моносахарид, що входить до складу нуклеотидів

Дезоксирибоза

Рибоза

Зв'язки, що підтримують форму молекули

Водневі

Водневі

Будова молекули

Молекула зазвичай складається з двох ланцюжків нуклеотидів, які з'єднані між собою водневими зв'язками

Молекула зазвичай складається з одного ланцюжка нуклеотидів, різні фрагменти якого утворюють між собою водневі зв'язки

Нітратні основи нуклеотидів, що утворюють між собою водневі зв'язки

Аденін утворює два водневі зв'язки з ти-міном, а гуанін — три зв'язки з цитозином

Аденін утворює два водневі зв'язки з урацилом, а гуанін — три зв'язки з цитозином

 

Нуклеїнові кислоти як носії спадкової інформації

Головною функцією нуклеїнових кислот є робота зі спадковою інформацією. Вони її зберігають і відтворюють. Збереженню й відтворенню інформації сприяє будова ДНК. Під час розмноження клітини спіральні молекули ДНК за допомогою спеціальних ферментів розплітаються на два окремі ланцюжки. Після цього до кожного з ланцюжків складна система з кількох ферментів добудовує другий ланцюжок.

Добудовується вона за принципом комплементарності (доповнення). Навпроти кожного нуклеотиду одного ланцюга розміщується той нуклеотид, який йому відповідає. Навпроти аденіну — тимін, а навпроти

Мал. 8.3. Реплікація ДНК

 

Мал. 8.4. Макроергічні зв'язки в молекулі АТФ

 


цитозину — гуанін. Потім ферменти з’єднують ці нуклеотиди в новий ланцюжок. Цей процес називають реплікацією (мал. 8.3). Після реплікації замість однієї подвійної спіралі ДНК виникає дві абсолютно однакові подвійні спіралі, кожна з яких і дістається клітинам-нащадкам.

РНК теж може зберігати спадкову інформацію. Але вона робить це не так надійно, як ДНК, тому такий спосіб зберігання використовує тільки частина вірусів.

 

АТФ та її роль у життєдіяльності клітин

У життєдіяльності клітини активну участь беруть не тільки РНК і ДНК, але й окремі нуклеотиди. Особливо важливими для життєдіяльності клітин є сполуки нуклеотидів із залишками ортофосфатної кислоти. Таких залишків до нуклеотиду може приєднуватися від одного до трьох. Відповідно й називають їх за кількістю цих залишків. Наприклад: АТФ — аденозинтриортофосфат (аденозинтриортофосфатна кислота), ГТФ — гуаназинтриортофосфат, АДФ — аденозиндіортофос-фат, АМФ — аденозинмоноортофосфат. Усі нуклеотиди, які входять до складу нуклеїнових кислот, є моноортофосфатами. Три- і діортофос-фати також відіграють важливу роль у біохімічних процесах клітин.

Найбільш поширеним у клітинах живих організмів є АТФ. Він бере участь у процесах росту, руху й розмноження клітин. Велика кількість молекул АТФ утворюється в процесах дихання та фотосинтезу. Ця молекула відіграє роль універсального джерела енергії для біохімічних реакцій.

 

Перетворення енергії та реакції синтезу В біологічних системах

Визначна роль АТФ в обміні речовин полягає в тому, що вона забезпечує енергією переважну більшість процесів, які відбуваються в клітинах. У першу чергу, це процеси синтезу органічних речовин. Вони здійснюються за допомогою ферментів.

Для того щоб ферменти могли провести біохімічну реакцію, їм у більшості випадків потрібна енергія.

Молекули АТФ під час взаємодії з ферментами розпадаються на дві молекули — ортофосфатної кислоти і АДФ. При цьому виділяється енергія:

 

 

Цю енергію й використовують ферменти для роботи. А чому саме АТФ? Тому що зв’язок залишків ортофосфатної кислоти в цій молекулі є не звичайним, а макроергічним (багатим на енергію) (мал. 8.4). Для утворення цього зв’язку потрібно багато енергії, але під час його руйнування енергія виділяється у великій кількості.

Коли молекули вуглеводів, білків, ліпідів у клітинах розщеплюються, то відбувається виділення енергії. Цю енергію клітина запасає. Для цього до нуклеотидів моноортофосфатів (наприклад, АМФ) приєднується один або два залишки ортофосфатної кислоти й утворюється молекула ди- або триортофосфатів (відповідно, АДФ або АТФ). Утворені зв’язки є макроергічними. Таким чином, АДФ містить один макроергічний зв’язок, а АТФ — два. Під час синтезу нових органічних сполук макроергічні зв’язки руйнуються й забезпечують відповідні процеси енергією.

 

Нуклеїнові кислоти є біополімерами, у живих організмах вони містяться у вигляді ДНК і РНК. їхніми мономерами є нуклеотиди. ДНК зазвичай має форму подвійної спіралі, яка складається з двох ланцюгів. РНК частіше за все має вигляд одинарного ланцюга. Основною функцією нуклеїнових кислот є збереження та відтворення генетичної інформації. Нуклеотиди також беруть участь у багатьох біохімічних процесах у клітині, а АТФ відіграє роль універсального джерела енергії для біохімічних реакцій.

 

Перевірте свої знання

1. Чим ДНК відрізняється від РНК?

2. Навіщо живим організмам потрібні нуклеїнові кислоти?

3. Які функції виконує в клітинах АТФ?

4. Добудуйте другий ланцюжок ДНК за принципом компле-ментарності, якщо перший ланцюжок є таким: АГГТТАТАЦГЦЦТА-ГААТЦГГГАА.

5*. ДНК не здатні бути каталізаторами біохімічних реакцій. А от деякі РНК (їх називають рибозимами) каталізаторами бути можуть. З якими особливостями будови цих молекул це може бути пов’язано?

6*. Чому макроергічні зв’язки є такими зручними для використання в біохімічних процесах клітини?

 

Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Задорожний нова програма

 






^