Как составить цепь днк по первой вторую – Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез
биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице – нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом
“генетическом языке”. Скоро вы все поймете – мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК
и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится – перерисуйте его себе 🙂

Перевод РНК в ДНК

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) – АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать – УАГ (кодон иРНК).
тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись – АУЦ (антикодон тРНК). Три нуклеотида в зависимости от своего расположения
будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК – удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio – удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по
принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) – в Ц (цитозин).

Репликация ДНК

Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них
содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между
дочерними клетками.

Транскрипция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит
в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А – У, Т – А, Г – Ц, Ц – Г (загляните в “генетический словарик”
выше).

Транскрипция

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК – промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух
цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

Инициация (лат. injicere — вызывать)

Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

Элонгация (лат. elongare — удлинять)

Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК
быстро растет.

Терминация (лат. terminalis — заключительный)

Достигая особого участка цепи ДНК – терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Фазы транскрипции

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень – в процесс трансляции.
Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность
аминокислот.

Трансляция

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК. Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

Инициация

Информационная РНК (иРНК, синоним – мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц.
Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.

Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту,
соответствующую кодону АУГ – метионин.

Элонгация

Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз.
Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.

Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) – У (урацил), Г (гуанин) – Ц (цитозин).
В основе этого также лежит принцип комплементарности.

Трансляция

Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу
иРНК одновременно – образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.

Полисома

Терминация

Синтез белка – полипептидной цепи из аминокислот – в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание
в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция – завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что
кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй – из верхнего горизонтального,
третий – из правого вертикального столбика. На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота 🙂

Таблица генетического кода

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА – Глн. Попробуйте самостоятельно найти
аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота – Ала, ААА – Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк:
это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

Примеры решения задачи №1

Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК),
приведенной вверху.

“Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов
во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны
соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода”

Задача на транскрипцию и трансляцию

Объяснение:

По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити
ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК:
А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК:
А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что
тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).

Пример решения задачи №2

“Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет
следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется
на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону
тРНК”

Задача на транскрипцию и трансляцию

Обратите свое пристальное внимание на слова “Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой
синтезируется участок центральной петли тРНК “. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу
синтезировать с ДНК фрагмент тРНК – другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было
в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой – мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК – АЦГ соответствует антикодону тРНК – УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК,
так что переведем антикодон тРНК – УГЦ в кодон иРНК – АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ – Тре.

Пример решения задачи №3

Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и
аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной
молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.

Задача на транскрипцию и трансляцию

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК
соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК – так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%.
100% – (20%+20%) = 60% – столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то
на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы? 🙂

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

zonirox tsukerman

Ученик

(107),
на голосовании

5 лет назад

как построить цепь вторую цепь ДНК, если известна 1. А-Т-Г-Г-Ц-А-А.
Отдуши прошу, точный ответ дайте)

Голосование за лучший ответ

Фокус

Мыслитель

(9698)

5 лет назад

А – Т
Г – Ц
Это даже дети знают.

zonirox tsukermanУченик (107)

5 лет назад

это полный ответ? дети может знают, но я биологию плохо знаю..

Фокус
Мыслитель
(9698)
Вот полный ответ:
Т-А-Ц-Ц-Г-Т-Т

Закадыкналиев

Мыслитель

(7566)

5 лет назад

Neitly

Профи

(778)

5 лет назад

Заменить А на Т, Т на А, Ц на Г, а Г на Ц.

Король -лич

Мастер

(1781)

5 лет назад

По закону комплементарности дн1 комплементарно днк 2,тогда днк2:Т-А-Ц-Г-Т-Т

Похожие вопросы

Источник

О.В. ПЕТУНИН

Продолжение. См. № 11, 12, 13, 14, 15/2005

Уроки биологии в классах
естественно-научного профиля

Расширенное планирование, 10 класс

3. Соединение нуклеотидов в
цепь

Нуклеотиды соединяются между собой в
ходе реакции конденсации. При этом между 3′-атомом
углерода остатка сахара одного нуклеотида и
остатком фосфорной кислоты другого возникает
сложная эфирная связь. В результате образуются
неразветвленные полинуклеотидные цепи. Один
конец полинуклеотидной цепи (его называют
5′-концом) заканчивается молекулой фосфорной
кислоты, присоединенной к 5′-атому углерода,
другой (его называют 3′-концом) – ионом водорода,
присоединенным 3′-атому углерода. Цепь
последовательно расположенных нуклеотидов
составляет первичную структуру ДНК.

Образование первичной структуры ДНК

Таким образом, скелет
полинуклеотидной цепочки углеводно-фосфатный,
т.к. нуклеотиды соединяются друг с другом путем
образования ковалентных связей (фосфодиэфирных
мостиков), в которых фосфатная группа образует
мостик между С₃-атомом одной молекулы
сахара и С₅-атомом следующей. Прочные
ковалентные связи между нуклеотидами уменьшают
риск «поломок» нуклеиновых кислот.

Если в составе полинуклеотида,
образованного четырьмя типами нуклеотидов, 1000
звеньев, то количество возможных вариантов его
состава 4¹⁰⁰⁰ (это цифра с 6 тыс. нулей).
Поэтому всего четыре типа нуклеотидов могут
обеспечить огромное разнообразие нуклеиновых
кислот и той информации, которая содержится в
них.

4. Образование двухцепочечной
молекулы ДНК

В 1950 г. английский физик Морис Уилкинс
получил рентгенограмму ДНК. Она показала, что
молекула ДНК имеет определенную структуру,
расшифровка которой помогла бы понять механизм
ее функционирования. Рентгенограммы, полученные
на высокоочищенной ДНК, позволили Розалинд
Франклин увидеть четкий крестообразный рисунок
– опознавательный знак двойной спирали. Стало
известно, что нуклеотиды расположены друг от
друга на расстоянии 0,34 нм, а на один виток
спирали их приходится 10.

Двойная спираль ДНК

Диаметр молекулы ДНК составляет около
2 нм. Из рентгенографических данных, однако, было
не ясно, каким образом две цепи удерживаются
вместе.

Картина полностью прояснилась в 1953 г.,
когда американский биохимик Джеймс Уотсон и
английский физик Фрэнсис Крик, рассмотрев
совокупность известных данных о строении ДНК,
пришли к выводу, что сахарофосфатный остов
находится на периферии молекулы ДНК, а пуриновые
и пиримидиновые основания – в середине.

Сахарофосфатный остов ДНК

Д.Уотсон и Ф.Крик установили, что две
полинуклеотидные цепи ДНК закручены вокруг друг
друга и вокруг общей оси. Цепи ДНК –
антипараллельны (разнонаправлены), т.е. против
3′-конца одной цепи находится 5′-конец другой
(представьте себе двух змей скрутившихся в
спираль, – голова одной к хвосту другой). Спираль
обычно закручена вправо, но есть случаи
образования и левой спирали.

5. Правила Чаргаффа. Сущность
принципа комплементарности

Еще до открытия Уотсона и Крика, в 1950 г.
австралийский биохимик Эдвин Чаргафф установил,
что в ДНК любого организма количество
адениловых нуклеотидов равно количеству
тимидиловых, а количество гуаниловых
нуклеотидов равно количеству цитозиловых
нуклеотидов (А=Т, Г=Ц), или суммарное количество
пуриновых азотистых оснований равно суммарному
количеству пиримидиновых азотистых оснований
(А+Г=Ц+Т). Эти закономерности получили название
«правила Чаргаффа».

Дело в том, что при образовании двойной
спирали всегда напротив азотистого основания
аденин в одной цепи устанавливается азотистое
основание тимин в другой цепи, а напротив гуанина
– цитозин, то есть цепи ДНК как бы дополняют друг
друга. А эти парные нуклеотиды комплементарны
друг другу (от лат. complementum – дополнение). Мы
уже несколько раз сталкивались с проявлением
комплементарности (комплиментарны друг другу
активный центр фермента и молекула субстрата;
комплементарны друг другу антиген и антитело).

Почему же этот принцип соблюдается?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить о
химической природе азотистых гетероциклических
оснований. Аденин и гуанин относятся к пуринам, а
цитозин и тимин – к пиримидинам, то есть между
азотистыми основаниями одной природы связи не
устанавливаются. К тому же комплементарные
основания соответствуют друг другу
геометрически, т.е. по размерам и форме.

Таким образом, комплементарность
нуклеотидов – это химическое и геометрическое
соответствие структур их молекул друг другу.

В азотистых основаниях имеются
сильноэлектроотрицательные атомы кислорода и
азота, которые несут частичный отрицательный
заряд, а также атомы водорода, на которых
возникает частичный положительный заряд. За счет
этих частичных зарядов возникают водородные
связи между азотистыми основаниями
антипараллельных последовательностей молекулы
ДНК.

Образование водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями

Образование водородных связей между
комплементарными азотистыми основаниями

Между аденином и тимином возникают две
водородные связи (А=Т), а между гуанином и
цитозином – три (Г=Ц). Подобное соединение
нуклеотидов обеспечивает, во-первых, образование
максимального числа водородных связей, а
во-вторых, одинаковое по всей длине спирали
расстояние между цепями.

Из всего выше сказанного вытекает, что,
зная последовательность нуклеотидов в одной
спирали, можно выяснить порядок следования
нуклеотидов на другой спирали.

Двойная комплементарная цепь
составляет вторичную структуру ДНК. Спиральная
форма ДНК является ее третичной структурой.

III. Закрепление знаний

Обобщающая беседа по ходу изучения
нового материала; решение задач.

Задача 1. В лаборатории
исследован участок одной из цепочек молекулы
ДНК. Оказалось, что он состоит из 20 мономеров,
которые расположены в такой последовательности:
Г-Т-Г-Т-А-А-Ц-Г-А-Ц-Ц-Г-А-Т-А-Ц-Т-Г-Т-А.
Что можно сказать о строении соответствующего
участка второй цепочки той же молекулы ДНК?

Решение

Зная, что цепи молекулы ДНК
комплементарны друг другу, определим
последовательность нуклеотидов второй цепи той
же молекулы ДНК: Ц-А-Ц-А-Т-Т-Г-Ц-Т-Г-Г-Ц-Т-А-Т-Г-А-Ц-А-Т.

Задача 2. На фрагменте одной
цепи ДНК нуклеотиды расположены в
последовательности: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т…

1. Нарисуйте схему структуры второй
цепи данной молекулы ДНК.
2. Какова длина в нм этого фрагмента ДНК, если один
нуклеотид занимает около 0,34 нм?
3. Сколько (в %) содержится нуклеотидов в этом
фрагменте молекулы ДНК?

Решение

1. Достраиваем вторую цепь данного
фрагмента молекулы ДНК, пользуясь правилом
комплементарности: Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-А.
2. Определяем длину данного фрагмента ДНК: 12х0,34=4,08
нм.
3. Рассчитываем процентное содержание
нуклеотидов в этом фрагменте ДНК.

24 нуклеотида – 100%
8А – х%, отсюда х=33,3%(А);
т.к. по правилу Чаргаффа А=Т, значит содержание
Т=33,3%;
24 нуклеотида – 100%
4Г – х%, отсюда х=16,7%(Г);
т.к. по правилу Чаргаффа Г=Ц, значит содержание
Ц=16,6%.

Ответ: Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-А; 4,08 нм;
А=Т=33, 3%; Г=Ц=16,7%

Задача 3. Каков будет состав
второй цепочки ДНК, если первая содержит 18%
гуанина, 30% аденина и 20% тимина?

Решение

1. Зная, что цепи молекулы ДНК
комплементарны друг другу, определяем
содержание нуклеотидов (в %) во второй цепи:

т.к. в первой цепи Г=18%, значит во второй
цепи Ц=18%;
т.к. в первой цепи А=30%, значит во второй цепи Т=30%;
т.к. в первой цепи Т=20%, значит во второй цепи А=20%;

2. Определяем содержание в первой цепи
цитозина (в %).

суммируем содержание трех других
типов нуклеотидов в первой цепи ДНК: 18% + 30% + 20% = 68%
(Г+А+Т);

определяем долю цитозина в первой
цепи ДНК: 100% – 68% = 32% (Ц);
если в первой цепи Ц=32%, тогда во
второй цепи Г=32%.

Ответ: Ц=18%; Т=30%; A=20%; Г=32%

Задача 4. В молекуле ДНК
насчитывается 23% адениловых нуклеотидов от
общего числа нуклеотидов. Определите количество
тимидиловых и цитозиловых нуклеотидов.

Решение

1. По правилу Чаргаффа находим
содержание тимидиловых нуклеотидов в данной
молекуле ДНК: А=Т=23%.
2. Находим сумму (в %) содержания адениловых и
тимидиловых нуклеотидов в данной молекуле ДНК: 23%
+ 23% = 46%.
3. Находим сумму (в %) содержания гуаниловых и
цитозиловых нуклеотидов в данной молекуле ДНК:
100% – 46% = 54%.
4. По правилу Чаргаффа, в молекуле ДНК Г=Ц, в сумме
на их долю приходится 54%, а по отдельности: 54% : 2 =
27%.

Ответ: Т=23%; Ц=27%

Задача 5. Дана молекула ДНК с
относительной молекулярной массой 69 тыс., из них
8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов.
Относительная молекулярная масса одного
нуклеотида в среднем 345. Сколько содержится
нуклеотидов по отдельности в данной ДНК? Какова
длина ее молекулы?

Решение

1. Определяем, сколько адениловых
нуклеотидов в данной молекуле ДНК: 8625 : 345 = 25.
2. По правилу Чаргаффа, А=Г, т.е. в данной молекуле
ДНК А=Т=25.
3. Определяем, сколько приходится от общей
молекулярной массы данной ДНК на долю гуаниловых
нуклеотидов: 69 000 – (8625х2) = 51 750.
4. Определяем суммарное количество гуаниловых и
цитозиловых нуклеотидов в данной ДНК: 51 750:345=150.
5. Определяем содержание гуаниловых и
цитозиловых нуклеотидов по отдельности: 150:2 = 75;
6. Определяем длину данной молекулы ДНК: (25 + 75) х 0,34
= 34 нм.

Ответ: А=Т=25; Г=Ц=75; 34 нм.

Задача 6. По мнению некоторых
ученых общая длина всех молекул ДНК в ядре одной
половой клетки человека составляет около 102 см.
Сколько всего пар нуклеотидов содержится в ДНК
одной клетки (1 нм = 10–6 мм)?

Решение

1. Переводим сантиметры в миллиметры и
нанометры: 102 см = 1020 мм = 1 020 000 000 нм.
2. Зная длину одного нуклеотида (0,34 нм), определяем
количество пар нуклеотидов, содержащихся в
молекулах ДНК гаметы человека: (10² х 10⁷)
: 0,34 = 3 х 10⁹ пар.

Ответ: 3х109 пар.

IV. Домашнее задание

Изучить параграф учебника и записи,
сделанные в классе (содержание, молекулярная
масса нуклеиновых кислот, строение нуклеотида,
правило Чаргаффа, принцип комплементарности,
образование двухцепочечной молекулы ДНК), решить
задачи после текста параграфа.

Урок 16–17. Классы клеточных РНК и их
функции. различия ДНК и РНК. Репликация ДНК.
Синтез иРНК

Оборудование: таблицы по общей
биологии; схема строения нуклеотида; модель
строения ДНК; схемы и рисунки, иллюстрирующие
строение РНК, процессы репликации и
транскрипции.

I. Проверка знаний

Работа по карточкам

Карточка 1. Укажите
принципиальные отличия строения молекулы ДНК от
молекул других биополимеров (белков, углеводов).

Карточка 2. На чем основана
огромная информационная емкость ДНК? Например, в
ДНК млекопитающих содержится 4–6 млрд бит
информации, что соответствует библиотеке в 1,5–2
тыс. томов. Как эта функция отражена в строении?

Карточка 3. При нагревании
ДНК, как и белки, денатурирует. Как вы думаете, что
при этом происходит с двойной спиралью?

Карточка 4. Заполните
пропуски в тексте: «Две цепи молекулы ДНК
обращены друг к другу … . Цепи соединены …,
причем против нуклеотида, содержащего аденин
всегда стоит нукдеотид, содержащий …, а против
содержащего цитозин – содержащий … . Этот
принцип назван принципом … . Порядок
расположения … в молекуле … для каждого
организма … и определяет последовательность … в
… . Таким образом, ДНК является … . ДНК
локализуется в основном в … клеток у эукариот и в
… клеток у прокариот».

Устная проверка знаний по
вопросам

1. Нуклеиновые кислоты, их содержание в
живом веществе, молекулярная масса.
2. НК – непериодические полимеры. Строение
нуклеотида, типы нуклеотидов.
3. Соединение нуклеотидов в цепь.
4. Образование двухцепочечной молекулы ДНК.
5. Правила Чаргаффа. Сущность принципа
комплементарности.

Проверка правильности решения задач,
приведенных в учебнике.

II. Изучение нового материала

1. РНК и ее значение

Основу жизни образуют белки. Функции
их в клетке очень разнообразны. Однако белки «не
умеют» размножаться. А вся информация о строении
белков содержится в генах (ДНК).

У высших организмов белки
синтезируются в цитоплазме клетки, а ДНК сокрыта
за оболочкой ядра. Поэтому ДНК непосредственно
не может быть матрицей для синтеза белка. Эту
роль выполняет другая нуклеиновая кислота – РНК.

Молекула РНК представляет собой
неразветвленный полинуклеотид, обладающий
третичной структурой. Она образована одной
полинуклеотидной цепочкой, и, хотя входящие в ее
состав комплементарные нуклеотиды также
способны образовывать между собой водородные
связи, эти связи возникают между нуклеотидами
одной цепочки. Цепи РНК значительно короче цепей
ДНК. Если содержание ДНК в клетке относительно
постоянно, то содержание РНК сильно колеблется.
Наибольшее количество РНК в клетках наблюдается
во время синтеза белка.

Сахарофосфатный остов РНК

РНК принадлежит главная роль в
передаче и реализации наследственной
информации. В соответствии с функцией и
структурными особенностями различают несколько
классов клеточных РНК.

Одиночная цепь РНК

Азотистые основания РНК

Фенилаланиновая тРНК

2. Классы клеточных РНК и их
функции

Существует три основных класса
клеточных РНК.

1. Информационная (иРНК), или
матричная (мРНК). Ее молекулы наиболее
разнообразны по размерам, молекулярной массе (от
0,05х10⁶ до 4х10⁶) и стабильности.
Составляют около 2% от общего количества РНК в
клетке. Все иРНК являются переносчиками
генетической информации из ядра в цитоплазму, к
месту синтеза белка. Они служат матрицей (рабочим
чертежом) для синтеза молекулы белка, так как
определяют аминокислотную последовательность
(первичную структуру) белковой молекулы.

2. Рибосомальные РНК (рРНК).
Составляют 80–85% от общего содержания РНК в
клетке. Рибосомальная РНК состоит из 3–5 тыс.
нуклеотидов. Она синтезируется в ядрышках ядра. В
комплексе с рибосомными белками рРНК образует
рибосомы – органоиды, на которых происходит
сборка белковых молекул. Основное значение рРНК
состоит в том, что она обеспечивает
первоначальное связывание иРНК и рибосомы и
формирует активный центр рибосомы, в котором
происходит образование пептидных связей между
аминокислотами в процессе синтеза полипептидной
цепи.

3. Транспортные РНК (тРНК).
Молекулы тРНК содержат обычно 75-86 нуклеотидов.
Молекулярная масса молекул тРНК около 25 тыс.
Молекулы тРНК играют роль посредников в
биосинтезе белка – они доставляют аминокислоты
к месту синтеза белка, то есть на рибосомы. В
клетке содержится более 30 видов тРНК. Каждый вид
тРНК имеет характерную только для него
последовательность нуклеотидов. Однако у всех
молекул имеется несколько внутримолекулярных
комплементарных участков, благодаря наличию
которых все тРНК имеют третичную структуру,
напоминающую по форме клеверный лист.

3. Отличия молекул ДНК и РНК

Заполнение учащимися таблицы с
последующей проверкой.

Признаки сравнения	ДНК	РНК
Расположение в клетке	Ядро, митохондрии, хлоропласты	Ядро, рибосомы, центриоли, цитоплазма, митохондрии и хлоропласты
Строение макромолекулы	Двойной неразветвленный линейный полимер, свернутый в спираль	Одинарная полинуклеотидная цепь
Мономеры	Дезоксирибонуклеотиды	Рибонуклеотиды
Состав нуклеотидов	Пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (тимин, цитозин) азотистые основания; дезоксирибоза (С5); остаток фосфорной кислоты	Пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (урацил, цитозин) азотистые основания; рибоза (С5); остаток фосфорной кислоты
Функции	Хранитель наследственной информации	Посредник в реализации генетической информации

4. Репликация ДНК

Одним из уникальных свойств молекулы
ДНК является ее способность к самоудвоению –
воспроизведению точных копий исходной молекулы.
Благодаря этому осуществляется передача
наследственной информации от материнской клетки
дочерним во время деления. Процесс самоудвоения
молекулы ДНК называется репликацией
(редупликацией).

Репликация – сложный процесс, идущий с
участием ферментов (ДНК-полимераз). Для
репликации нужно сначала расплести двойную
спираль ДНК. Это тоже делают специальные
ферменты – геликазы, разрывающие водородные
связи между основаниями. Но расплетенные участки
очень чувствительны к повреждающим факторам.
Чтобы они оставались в незащищенном состоянии
как можно меньше времени, синтез на обеих
цепочках идет одновременно.

Действие ДНК-геликаз

Но в материнской ДНК две цепи двойной
спирали антипараллельны – напротив 3’-конца
одной цепи располагается 5’-конец другой, а
фермент ДНК-полимераза может «перемещаться»
только в одном направлении – от 3′-конца к 5′-концу
матричной цепи. Поэтому репликация одной
половины материнской молекулы, начинающейся
3’-нуклеотидом, включается после расплетания
двойной спирали и идет, как полагают, непрерывно.
Репликация же второй половины молекулы
начинается чуть позже и не с начала (где
располагается 5’-нуклеотид, препятствующий
реакции), а на некотором расстоянии от него.
ДНК-полимераза при этом движется в обратную
сторону, синтезируя относительно короткий
фрагмент. Структура, возникающая в этот момент,
называется репликативной вилкой. По мере
расплетания двойной спирали репликативная вилка
сдвигается – на второй цепочке начинается
синтез следующего участка, идущий в сторону
начала предыдущего, уже синтезированного
фрагмента. Затем эти отдельные фрагменты на
второй матричной цепи (их называют фрагментами
Оказаки) сшиваются ферментом ДНК-лигазой в
единую цепь.

Схема строения репликационной вилки ДНК

Схема строения репликационной вилки
ДНК

Во время репликации энергия молекул
АТФ не расходуется, так как для синтеза дочерних
цепей при репликации используются не
дезоксирибонуклеотиды (содержат один остаток
фосфорной кислоты), а дезоксирибонуклеозидтрифосфаты
(содержат три остатка фосфорной кислоты). При
включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в
полинуклеотидную цепь два концевых фосфата
отщепляются, и освободившаяся энергия
используется на образование сложно-эфирной
связи между нуклеотидами.

В результате репликации образуются
две двойные «дочерние» спирали, каждая из
которых сохраняет (консервирует) в неизменном
виде одну из половин исходной «материнской» ДНК.
Вторые цепи «дочерних» молекул синтезируются из
нуклеотидов заново. Это получило название полуконсервативности
ДНК.

5. Синтез РНК в клетке

Считывание РНК с матрицы ДНК
называется транскрипцией (от лат. transcriptio
– переписывание). Она осуществляется
специальным ферментом – РНК-полимеразой. В
клетках эукариот обнаружены три разные
РНК-полимеразы, синтезирующие разные классы РНК.

Транскрипция также является примером
реакции матричного синтеза. Цепочка РНК очень
похожа на цепочку ДНК: также состоит из
нуклеотидов (рибонуклеотидов, весьма похожи на
дезоксирибонуклеотиды). РНК считывается с
участка ДНК, в котором она закодирована, в
соответствии с принципом комплементарности:
напротив аденина ДНК становится урацил РНК,
напротив гуанина – цитозин, напротив тимина –
аденин и напротив цитозина – гуанин.

В пределах определенного гена только
одна цепь из двух комплементарных цепей ДНК
служит матрицей для синтеза РНК. Эта цепь
называется рабочей.

В соответствии с принятыми
соглашениями начало гена на схемах изображают
слева. У нерабочей (некодирующей) цепи молекулы
ДНК «левым» в этом случае будет 5′-конец, у рабочей
(кодирующей) – наоборот. Фермент РНК-полимераза
присоединяется к промотору (специфической
последовательности нуклеотидов ДНК, которую
фермент «узнает» благодаря химическому сродству
и который находится на 3′-конце соответствующего
участка матричной цепи ДНК). Только
присоединившись к промотору, РНК-полимераза
способна начать синтез РНК из присутствующих в
клетке свободных рибонуклеозидтрифосфатов.
Энергия для синтеза РНК содержится в
макроэнергетических связях
рибонуклеозидтрифосфатов.