Нуклеїнові кислоти Учитель біології Хмельницького НВК

Нуклеїнові кислоти Учитель біології Хмельницького НВК № 4 А. Онуфрійчук

Мета уроку • Освітня. Розширити знання учнів про природні біополімери; ознайомити із будовою, властивостями та функціями нуклеїнових кислот; розкрити значення цих органічних сполук у живій природі. Розвиваюча. Розвивати уміння порівнювати будову та функції органічних молекул та сполук у клітинах живих організмів; уміння спостерігати, аналізувати та робити відповідні висновки. Виховна. Виховувати матеріалістичні погляди та уявлення про спадковий зв’язок живої і неживої природи на основі єдності хімічного складу.

Проблемні питання • В нашому організмі кожної секунди відбувається маса реакцій, витрачаються молекули білків, але їх не стає менше. Синтезуються нові. Яким чином відтворюються саме ті білки, а не інші? • Кожна дитина чимось схожа на батьків (наприклад, колір очей, форма носа). Чому? Молекула ДНК – є “золотою” ниткою життя. Ф. Крік

Історія відкриття нуклеїнових кислот Мішер Йоганн • У 1869 р. Ф. Мішер, досліджуючи хімічний склад ядер гнійних клітин, виділив з них речовину кислого характеру, яку назвав нуклеїном. Абрахам Коссель • Сам термін «нуклеїнові кислоти» був введений в 1889 році Р. Альтманом, а в 1891 році німецький біохімік А. Коссель описав гідроліз нуклеїнової кислоти, встановивши, що вона складається із залишків цукру, фосфорної кислоти і чотирьох гетероциклічних основ.

1953 Відкрита структура ДНК Дата народження молекулярної біології Джеймс Фрэнсис Уотсон Крик

James Dewey Francis Harry Compton Watson Crick

Методи дослідження НК • Метод рентгеноструктурного аналізу • Метод електрофорезу • Хроматографічний метод • Полімеразна ланцюгова реакція • Метод спектроскопії • Ультрацентрифугування • Метод мічених атомів.

Нуклеїнові кислоти Біополімери, макромолекули яких складаються з численних нуклеотидів, тому їх називають полінуклеотидами називаються нуклеїновими кислотами Види нуклеїнових кислот ДНК РНК дезоксирибонуклеїно рибонуклеїнова кислота - бере участь ва кислота - носій спадкової в біосинтезі білка інформації

Просторова структура молекули нуклеїнових кислот РНК складається з 1 ланцюга ДНК складається з 2 ланцюгів, закручених в спіраль

Хімічний склад нуклеїнових кислот Нуклеїнові кислоти-це Дана будова підтверджується біополімери мономерами етапами гідролізу яких є нуклеотиди нуклеїнових кислот Кожен нуклеотид складається із трьох частин: • азотистої основи, • пентози – моносахарида, • Залишків фосфатної кислоти.

Структурні рівні організації НК Первинна структура – лінійна Третинна структура - повна просторова будова Вторинна структура – два полінуклеотидні послідовність нуклеотидів в одному ланцюгу. єдиної молекули, просторовезакручений у спіраль ланцюги, кожний з яких взаємовідношення В такій формі НК природі не існують, але вторинних структур одна до одної. саме вона визначає усі її властивості. вправо навкруги своєї осі.

Властивості нуклеїнових кислот 1. ДНК і РНК – тверді речовини, які розчиняються у воді з утворенням колоїдних розчинів. 2. Під час нагрівання цих розчинів нуклеїнові кислоти осаджуються; відбувається їх денатурація і втрата біологічної активності. 3. Завдяки наявності в молекулах ДНК і РНК залишків ортофосфатної кислоти ці сполуки реагують із лугами з утворенням солей. 4. Нуклеїнові кислоти за участю ферментів, а також у лужному середовищах зазнають гідролізу. При цьому зв’язки між нуклеотидами руйнуються й утворюються відповідні нітрогеновмісні сполуки, вуглеводи й ортофосфатна кислота. 5. Молекули ДНК з високою молекулярною масою, виділені з природних джерел, здатні фрагментуватися під дією механічних сил, наприклад при перемішуванні розчину. 6. Нуклеїнові кислоти фрагментуються ферментами - нуклеазами

Дезоксирибонуклеїнова кислота ● Містить аденін, гуанін, тимін, цитозин; ● ДНК – природний полімер; ● Дволанцюгова; ● Цукор – пентоза дезоксизибоза; ● Міститься в ядрі, мітохондріях, хлоропластах ; ● Зберігає і передає генетичну інформацію.

Розміри ДНК • ДНК – найбільша молекула в клітині. Вона в багато разів більша за білки. Мr (н. к. ) = від тис. до 60 млрд. • Кожна хромосома = одна молекула ДНК • 23 хромосоми людини= 23 молекули ДНК ≈ 1 метр • Найдовші із них ≈ 8 см

Молекули ДНК можна побачити в електронний мікроскоп ДНК бактеріальних плазмід

Рибонуклеїнова кислота: 1. одноланцюгова; 2. містить азотисті основи: аденін, гуанін, цитозин, урацил; 3. вуглевод пентоза рибоза; 4. є три види: і-РНК, т-РНК, р- РНК; 5. міститься у ядрі, цитоплазмі, рибосомах, хлоропластах, мітохондріях.

Види РНК І-РНК Т-РНК Р-РНК

Місце розташування і функції різних видів РНК

Функції РНК 1. Трансляціягенів 3. Регуляція 4. Каталітична 2. Інформаційна функція Деякі типи РНК беруть участь у Є так звані ферменти які У деяких вірусів РНК виконує т. РНК приєднують певні амінокислоти в регулюванні генів збільшуючи чи відносяться до РНК вони називаються подібні функції як ДНК в еукаріотів. цитоплазмі і направляються до місця зменшуючи його активність. Це так звані рибозими. Ці ферменти виконують Також інформаційну функцію виконує синтезу білка на іРНК де зв`язуються з міРНК (малі інтерферуючі РНК) та мікро різноманітні функції і мають своєрідну іРНК яка переносить інформацію про кодоном і віддають амінокислоту яка - РНК. будову. білок і є місцем його синтезу. використовується для синтезу білка.

Види нуклеїнових кислот Нуклеїнові кислоти ДНК РНК Інформаційна Ядерна– (і-РНК – 0, 5 - в хромосомах 1%) Кільцева Транспортна ДНК (т-РНК – 9 - мітохондрій 10%) Кільцева ДНК Рибосомальна хлоропластів (р-РНК – 90%)

Нуклеотиди – мономери в полімері нуклеїнових кислот Азотиста основа – Залишок одна із 4 фосфатної кислоти Вуглевод (рибоза або дезоксирибоза)

Вуглеводи нуклеїнових кислот Рибоза - РНК Дезоксирибоза - ДНК

Азотисті основи Аденін, А Гуанін, Г Пурини Піримідини Цитозин, Ц Урацил, У Тимін, Т

Нуклеотиди сполучаються між собою, утворюючи довгі ланцюги

Принцип комплементарності • Комплементарність — взаємна відповідність молекул біополімерів або їх фрагментів, що забезпечує утворення зв'язків між просторово взаємодоповнюючими (комплементарними) фрагментами молекул.

Принцип комплементар- ності: А --- Т --- Г --- Ц Міцніші Слабкі водневі зв'язки!

Фрагмент ДНК

1 молекула ДНК ген іще ген хромосома хромосоми в ядрі ДНК клітина

Біологічна роль нуклеїнових кислот РНК ДНК беруть участь в носій спадкової біосинтезі білка інформації ДНК –це молекула-текст. В послідовності її нуклеотидів записана вся спадкова програма організму

Від ДНК до білка

Передача спадкової інформації. Реплікація ДНК Реплікація – процес матричного синтезу молекули ДНК на Реплікація матриці – молекулі ДНК. Процес реплікації базується на принципах комплементарності і напівконсервативності. Принцип напівконсервативності – у результаті реплікації Принцип напівконсервативності утворюються дві подвійні дочірні спіралі, кожна з яких зберігає в незмінному вигляді один полінуклеотидний ланцюг материнської ДНК.

Реалізація генетичної інформації включає такі стадії: транскрипцію – процес синтезу інформації із матриці ДНК на інформаційну РНК (іРНК); процесинґ — «дозрівання» матрицевої РНК (м. РНК) шляхом вирізання інтронів із іРНК ; трансляцію – процес синтезу білка на матриці – молекули іРНК.

Пошкодження ДНК ОСНОВНІ МУТАГЕНИ Окислюючі Алкілюючі речовини Високоенергетична Електромагнітна радіація Інтеркальована хімічна сполука, що знаходиться в Рентгенівське Ультрафіолетове середині спіралі ДНК, — випромінювання бензопірен, основний мутаген тютюнового диму

Контрольні питання: Ø Хто вперше відкрив нуклеїнові кислоти? Коли? Чому саме така назва? Ø Перерахуйте складові нуклеотиду. Ø Порівняйте складові компоненти нуклеотидів у молекулі ДНК та РНК? Ø Яку функцію виконують молекули іРНК? Ø Чим відрізняється процес реплікації від транскрипції? Ø Перелічіть стадії реалізації генетичної інформації.

Порівняйте будову ДНК і РНК НК ДНК РНК ознака І. Будова нуклеотиду 1) Азотисті основи 2) Вуглевод ІІ. Кількість ланцюгів ІІІ. Біологічна роль Н. К.

Дякую за увагу