11.5. Установление строения и структуры молекул днк и рнк
Молекула ДНК. Структура молекулы ДНК
Установление строения и структуры молекул ДНК и РНК
Важнейшие полимеры — молекулы ДНК и РНК — состоят из мономеров, называемых нуклеотидами. Как белки состоят из последовательно соединенных аминокислот, так и нуклеиновые кислоты — из последовательно связанных между собой нуклеотидов. Эти полинуклеотиды впервые выделил швейцарский врач Ф. Мишер ; он назвал это вещество нуклеином, затем немецкий химик Р. Альтман предложил название — нуклеиновая кислота, так как это вещество проявляет кислотные свойства, обнаруживаемые преимущественно в клеточном ядре. Мишер не знал, какое важное открытие он сделал, но писал об этом так: Коссель обнаружил, что в состав нуклеиновых кислот входят пуриновые А, Г и пиримидиновые основания Ц, Т и простейшие углеводы; он выделил аденин А и гуанин Г , фосфорную кислоту и углеводы. Если в построении белка участвует 20 аминокислот, то нуклеотидов — всего 4 хотя сами они — достаточно сложные образования. К началу г. Левина США расшифровали углеводную часть кислот. У всех живых существ молекулы ДНК и РНК построены по одному плану, каждый нуклеотид состоит их трех компонентов, соединенных химическими связями: Их фосфатные группы освобождают в растворах ионы водорода. Сахар может быть в двух вариантах: При этом они никогда не встречаются одновременно, поэтому этим сахарам соответствуют два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Сначала думали, что они тоже разобщены в клетках: ДНК — в ядре, а РНК — вне его. Теперь ясно, что ДНК находится в основном в ядре хромосомах , а частично — в других клеточных компонентах например, хлоропла-стах зеленых растений. РНК содержится как в цитоплазме, так и в ядрышке. Кроме того, иногда временно цепь ДНК соединяется с цепью РНК. Основания — другой компонент нуклеотида — названы так, потому что реагируют как основания: Они тоже могут относиться к двум группам: В ДНК входят два пурина А, Г и два пиримидина Ц, Т , а в РНК — только три: А, Г и Ц, а вместо тимина — другой пиримидин — урацил У , то есть в составе каждой из нуклеиновых кислот находится по 4 основания. В ДНК последовательно соединены дезоксирибонуклеотиды, каждый из которых содержит какое-то из четырех оснований А, Ц, Г, Т , а РНК — рибонуклеотиды, содержащие тоже по одному основанию А, Ц, Г, У. Все молекулы имеют форму цепи от 77 до нескольких миллионов нуклеотидов. Беллом получил рентгенограммы ДНК Они показали, что азотистые основания располагаются одно за другим, построенные как пластинки. Тодд, подробно изучая структуру ДНК, выяснил, как связываются между собой четыре азотистых основания с пятиатомным кольцом сахара рибозы или дезоксирибозы и молекулой фосфорной кислоты. Нуклеотиды — не только составная часть нуклеиновых кислот, они входят в состав ферментов в качестве активных групп — коферментов так Тодд назвал комплекс азотного основания, углевода и остатка фосфорной кислоты. Блоки А, Г, Т, Ц образуют длинную полимерную цепь, соединяясь друг с другом в разных комбинациях. Чаргафф сформулировал правила регулярности в парных отношениях пуриновых и пиримидиновых оснований в молекулах нуклеиновых кислот: Эти правила явились предтечей открытия двойной спирали ДНК. Для молекулы ДНК тоже характерна структура трех видов — первичная, вторичная и третичная. Первичная структура ДНК состоит из нуклеотидных цепей, у которых скелетную основу составляют чередующиеся сахарные и фосфатные группы, соединенные ковалентными связями, а боковые части представлены одним из четырех оснований и присоединяются одна к другой молекулой сахара. Нуклеотиды расположены друг за другом и связаны ковалентно с фосфатом и сахарным остатком, образуя по-линуклеотидную цепь. Вторичная структура была сформулирована Д. Две идущие рядом нити, скрепленные одна с другой перемычками и свившиеся в двойную спираль, и есть молекула ДНК. Обе нити одинаковы по длине, остатки пар А—Т и Г—Ц разделены одинаковыми расстояниями. Порядок их чередования определяет наследственную информацию, записанную в ДНК и передаваемую следующим поколениям. Первое предположение о роли нуклеиновых кислот в качестве генетического материала сформулировал доцент Петербургского университета А. Химики понимали, что ДНК собрана из нуклеотидов, имеющих фосфатную группу, связанную ковалентно с пятиуглеродным сахаром, который связан с одним из четырех азотистых оснований. Нуклеотиды соединены друг с другом так, чтобы фосфатная группа одного была связана с сахаром предыдущего, и из их чередующихся комбинаций образуется длинная цепочка — сахарофосфатный остов молекулы. По одну сторону под прямым углом к остову располагаются основания. Молекула ДНК оказалась закручена в спираль: На один виток спирали приходилось примерно по десять нуклеотидов, а ее толщина указывала, что скручено более одной нити. Итак, вторичная структура отражает форму нуклеиновой кислоты. Степень скручивания ДНК зависит от ферментов. Франклин исследовала на фотопленке пятна от рентгеновского излучения, рассеянного кристаллами очищенной ДНК В обсуждении результатов принимал активное участие и физик М. Уилкинс, работавший в той же лаборатории. Полученные рентгенограммы стимулировали многих ученых к поиску модели структуры ДНК. История открытия структуры ДНК описана американским биохимиком Дж. Уотсон встретился в Копенгагене с Уилкинсом и ознакомился с рентгенограммами ДНК. Руководитель Уилкинса Сальвадор-Лурия договорился о стажировке Уотсона в Кавендишской лаборатории, где работала группа ученых, занимавшихся рен-тгеноструктурным анализом сложных биомолекул и сравнивавших свои модели с опытными данными, полученными на первых, весьма несовершенных ЭВМ. В Кембридже Уотсон познакомился с Криком, физиком, переквалифицировавшимся в биохимика, и узнал, что структурные формулы химиков были далеки от совершенства. Уотсон и Крик, разобравшись в структуре пуринов А, Г и пиримидинов Т, Ц , решили, что они должны быть связаны между собой. Для объяснения правила Чаргаффа ДНК должна состоять из двух цепей, которые должны закручиваться так, чтобы сохранялись определенные углы между разными группами атомов. И возникла двойная спираль, в которой пурины и пиримидины выстроены по типу ступенек лестницы: Каждая перекладина образована из двух оснований: А и Т или Г и Ц, что и объясняет правило Чаргаффа. Так как в каждой паре есть одно основание с одним кольцом и одно — с двумя, величина перекладин одинаковая, и остовы цепей находятся на одном расстоянии. Основания присоединены к двум противоположным цепям, удерживаемым водородными связями между основаниями. Поскольку звеньями цепи являются пары Ц с Г и А с Т, удобнее использовать образ лестницы, составленной из ступенек-пар ЦГ, ГЦ, ТА и AT, следующих в определенном порядке. Из-за закрученности в спираль молекула похожа на винтовую лестницу со ступеньками из пар нуклеотидов. В живых клетках цепи очень длинные, содержат до 10 8 пар в ряд и свиты в плотный клубок. У человека длина такой винтовой лестницы в размотанном состоянии достигает нескольких метров, и это одна молекула! Отсюда — огромность числа возможных вариантов расположения молекул в ДНК. И это разнообразие связано с разнообразием жизни, а расположение четырех типов пар в молекуле ДНК задает всю программу, говорит клетке, как ей развиваться и что делать. У простейших вирусов ДНК содержит несколько тысяч звеньев, у бактерий — несколько миллионов, а у высших — миллиарды. Если выстроить в одну линию молекулы. ДНК, заключенные в одной клетке человека, то получится длина в 2 м, т. Основания, соединенные слабой водородной связью, взаимно дополняют друг друга, и каждая цепь автоматически поставляет информацию для нахождения партнера. В эукариотичес-ких клетках основные части ДНК и белков сплетены так, что напоминают нить бус. О расшифровке структуры ДНК сообщалось в статье Уотсона и Крика, занявшей всего две странички в журнале, но открывшей новую эпоху в раскрытии тайны жизни. При рассоединении цепей возможно присоединение новых нуклеотидов к каждой из них, тогда около каждой старой возникнет новая цепь, точно ей соответствующая. Так впервые пришли к структуре, способной к самовоспроизведению. Число два удовлетворило биологов, поскольку и клетки, и хромосомы воспроизводятся путем деления исходной на две. Третичная структура ДНК, определяемая трехмерной пространственной конфигурацией молекул, пока изучена недостаточно. Исследования показали, что ДНК может существовать в двух формах: А при низкой влажности и В при высокой. Для обеих форм построили молекулярные модели. Из дифракционных картин волокон ДНК информацию получить было достаточно трудно, так как у цепи ДНК вдоль оси расположены волокна беспорядочно, но была подтверждена ее спиральная структура. К настоящему времени исследователи научились синтезировать в необходимом количестве и получать в достаточно чистом виде короткие участки ДНК заданной последовательности, что позволяет закристаллизовать фрагменты молекулы длиной от 4 до 24 пар оснований и исследовать эти кристаллы с помощью рентгеноструктурного анализа. Исследования дали действительную похожесть обеих форм на гибкую лестницу, закрученную спирально вокруг центральной оси. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Калужский государственный университет им. Методы естествознания, всеобщность его законов. Масштабы расстояний во Вселенной. Временные масштабы во Вселенной. Колебания и волны в природе и их описание. Типы и свойства волн. Микро- и макропеременные в описании систем. Связь параметров газа с его микроструктурой. Процессы обратимые и необратимые. Открытие электрона и радиоактивности. Планетарная модель строения атома. Поглощение и испускание квантов света. Принципы соответствия и неопределенности. Развитие представлений о составе веществ. Понятия фазы и фазового перехода. Возникновение самоорганизации в неравновесных системах. Переменные звезды и их эволюция. Галактика, ее форма и строение. Формирование малых тел Солнечной системы, Луны и Земли. Молекулярно-генетический уровень организации живой материи. Понятия микро- и макроэволюции. Порядок и хаос в больших системах. Распределение на Земле солнечной энергии. Онтогенетический уровень организации жизни. Установление строения и структуры молекул днк и рнк Важнейшие полимеры — молекулы ДНК и РНК — состоят из мономеров, называемых нуклеотидами. Если выстроить в одну линию молекулы ДНК, заключенные в одной клетке человека, то получится длина в 2 м, т.
Молекула ДНК — это полинуклеотид, мономерными единицами которого служат четыре дезоксирибонуклеотида дАМФ, дГМФ, дЦМФ и дТМФ. Соотношение и последовательность этих нуклеотидов в ДНК разных организмов различны. Кроме главных азотистых оснований в ДНК содержатся и другие дезоксирибонуклеотиды с минорными основаниями: После того как появилась возможность использования метода рентгеновской кристаллографии для изучения биологических макромолекул и получения совершенных рентгенограмм, удалось выяснить молекулярную структуру ДНК. Указанный метод основан на том, что пучок параллельных рентгеновских лучей, падающих на кристаллическое скопление атомов, образует дифракционную картину, которая в основном зависит от атомной массы этих атомов, их расположения в пространстве. В х годах прошлого века была выдвинута теория о трехмерной структуре молекулы ДНК. Астбюри доказал, что дезоксирибонуклеиновая кислота представляет собой стопку из наложенных один на другой плоских нуклеотидов. Под первичной структурой нуклеиновых кислот подразумевают последовательность расположения нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК. Нуклеотиды связываются между собой при помощи фосфодиэфирных связей, которые образуются между ОН-группой в положении 5 дезоксирибозы одного нуклеотида и ОН-группой в положении 3 пентозы другого. Биологические свойства нуклеиновых кислот определяются качественным соотношением и последовательностью нуклеотидов вдоль полинуклеотидной цепи. С помощью коэффициента специфичности была определена степень гетерогенности нуклеотидного состава ДНК у организмов различного происхождения. Для микроорганизмов коэффициент специфичности изменяется в широких пределах — от 0,35 до 2, Вместе с тем соматические клетки данного биологического вида содержат ДНК одного и того же нуклеотидного состава, т. Определение гетерогенности нуклеотидного состава ДНК по коэффициенту специфичности еще не дает информации о ее биологических свойствах. Последнее обусловлено различной последовательностью отдельных нуклеотидных участков в полинуклеотидной цепи. Это значит, что генетическая информация в молекулах ДНК закодирована в специфической последовательности ее мономерных единиц. Молекула ДНК содержит нуклеотидные последовательности, предназначенные для инициации и терминации процессов синтеза ДНК репликация , синтеза РНК транскрипция , синтеза белка трансляция. Имеются нуклеотидные последовательности, которые служат для связывания специфических активирующих и ингибирующих регуляторных молекул, а также нуклеотидные последовательности, не несущие какой-либо генетической информации. Существуют также модифицированные области, которые защищают молекулу от действия нуклеаз. Проблема нуклеотидной последовательности ДНК до настоящего времени полностью не разрешена. Определение нуклеотидной последовательности нуклеиновых кислот является трудоемкой процедурой, предусматривающей применение метода специфического нуклеазного расщепления молекул на отдельные фрагменты. На сегодняшний день полная нуклеотидная последовательность азотистых оснований установлена для большинства тРНК разного происхождения. Уотсон и Крик спроектировали модель двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты. Согласно данной модели две полинуклеотидных цепи обвивают друг друга, при этом образуется своеобразная спираль. Например, длина ДНК хромосомы человека достигает 8 см, а упакована так, что умещается в хромосоме с длиной 5 нм. Подобная укладка возможна благодаря наличию спирализованных структур ДНК. Из этого следует, что двухцепочечная спираль ДНК в пространстве может подвергаться дальнейшей укладке в определенную третичную структуру — суперспираль. Суперспиральная конформация ДНК характерна для хромосом высших организмов. Подобная третичная структура стабилизируется за счет ковалентных связей с остатками аминокислот, входящих в состав тех белков, которые образуют нуклеопротеидный комплекс хроматин. Следовательно, ДНК эукариотических клеток ассоциирована с белками главным образом основного характера — гистонами, а также кислыми белками и фосфопротеидами. Жизнь Экономика Наука Авто Отдых Хай-тек Здоровье. Эта девушка способна придать своим волосам любую форму. Лучшие стрижки для тех, кому за Умеете сворачивать язык в трубочку? Самые опасные продукты на вашей кухне. Почему нежелательно принимать душ каждый день? В каком возрасте начинает ухудшаться память и интеллект? Очаровательная фотосессия мамы пятерняшек. Что происходит, когда собака облизывает лицо человека? Самый красивый летний мальчик в мире. О чем больше всего сожалеют люди в конце жизни. Каких ошибок вы не должны делать, когда устаете. Почему нельзя ставить точки в СМС-сообщениях? ТОП самых извращенных тенденций красоты. Главная Образование Наука Молекула ДНК: Подписаться Поделиться Рассказать Рекомендовать. Подписаться Поделиться Рассказать Рекоммендовать. Топ разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей Каково быть девственницей в 30 лет? Каково, интересно, женщинам, которые не занимались сексом практически до достижения среднего возраста?
Какое масло самое лучшее для двигателя
Рассказ волосатая писька мамы
Порода кур кобб 500 фотои описание
Виды креплений для сноуборда
Могут ли крестные родители пожениться