ДНК носій спадкової інформації. урок

[Email protected] в категроіі, питання відкрите 21.08.2017 о 18:41

А та РНК
Б т РНК
У ДНК
Г хромосоми

В основі індивідуальності, специфічності організмів лежить:
А будова білків організму
Б будова клітин
У функції клітин
Г будова амінокислот

ДНК несе інформацію про будову
А білків, жирів, вуглеводів
Б білків і жирів
У амінокислот
Г білків

В одному гені закодована інформація:
А про структуру кількох білків
Б про структуру однієї з ланцюгів ДНК
У первинній структурі однієї молекули білка
Г про структуру амінокислоти

Який з нуклеотидів не входить до складу ДНК?
А тимін
Бураціл
У гуанін
Г цитозин
Д аденін

Які зв'язки розриваються в молекулі ДНК при її подвоєнні?
А пептидні
Б ковалентні, між углеводом і фосфатом
У водневі, між двома нитками
Г іонні

Скільки нових одинарних ниток синтезується при подвоєнні однієї молекули?
А чотири
Б дві
В одна
Г три

Яка зі схем подвоєння ДНК правильна?
А молекула ДНК при подвоєнні утворює абсолютно нову дочірню молекулу
Б дочірня молекула ДНК складається з однієї старої і одній нового ланцюга
У материнська ДНК розпадається на дрібні фрагменти, які потім збираються в нові дочірні молекули

Який з доказів свідчить, що ДНК є генетичним матеріалом?
А кількість ДНК в клітинах одного організму постійно
Б ДНК складається з нуклеотидів
У ДНК локалізована в ядрі клітини
Г ДНК являє собою подвійну спіраль

В якій з названих клітин людини немає ДНК?
А зрілий лейкоцит
Б зрілий еритроцит
У лімфоцит
Г нейрон

Якщо нуклеотідний складу ДНК - АТТ-ГЦГ-ТАТ, то яким має бути нуклеотідний склад іРНК?
А ТАА-ЦГЦ-УТА
Б ТАА-ГЦГ-УТУ
У УАА-ЦГЦ-АУА
Г УАА-ЦГЦ-АТА

Транскрипцією називається:
А процес утворення іРНК
Б процес подвоєння ДНК
У процес утворення білкової ланцюга на рибосомах
Г процес з'єднання тРНК з амінокислотами

Синтез мРНК починається:
А з роз'єднання молекули ДНК на дві нитки
Б з подвоєння кожної нитки
В з взаємодії РНК-полімерази і гена
Г з розщеплення гена на нуклеотиди

Амінокислота триптофан кодується кодом УГГ. Який триплет ДНК несе інформацію про цю кислоті?
А АЦЦ
Б ТЦЦ
У УЦЦ

Де синтезується іРНК?
А в рибосомах
Б в цитоплазмі
У в полісом
Г в ядрі

Як буде виглядати ділянку ланцюга іРНК, якщо другий нуклеотид першого триплета в ДНК (ГЦТ-АГТ-ЦЦА) буде замінено на новий нуклеотид Т?
А ЦГА-Уца-ГГТ
Б ЦАА-Уца-ДКУ
У ГУУ-АМУ-ЦЦА
Г ЦЦУ-УЦУ-ДКУ

Якби код билне трьох, а чотирибуквеними, то скільки комбінацій могло б бути складений цьому випадку з чотирьох нуклеотидів?
А 4 (4)
Б 4 (16)
В 2 (4)
Г 16 (3)

Яку інформацію містить один триплет ДНК?
А інформацію про послідовність амінокислот у білку
Б інформацію про одному ознаці організму
В інформацію про одну амінокислоті, що включається в білкову ланцюг
Г інформацію про початок синтезу іРНК

Який з ферментів здійснює синтез іРНК?
А РНК-синтетаза
Б РНК-полімераза
У ДНК полімераза

Генетична інформація закодована в ДНК. Генетичний код було з'ясовано М. Ніренбергом і Х.Г. Корану, за що вони були удостоєні Нобелівської премії в 1968 році.

генетичний код - система розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот, що контролює послідовність розташування амінокислот в молекулі поліпептиду.

Основні постулати коду:

1) Генетичний код триплетів. Триплет і-РНК отримав назву кодону. Кодон шифрує одну амінокислоту.

2) Генетичний код є виродженим. Одна амінокислота шифрується, більш ніж один кодоном (від 2 до 6). Винятки становлять метіонінових і триптофанового (АУГ, ГУГ). У кодонах для однієї амінокислоти перші два нуклеотиди найчастіше однакові, а третій варіює.

3) Кодони не перекриваються. Нуклеотидная послідовність зчитується в одному напрямку поспіль, триплет за кодоном.

4) Код однозначний. Кодон шифрує певну амінокислоту.

5) АУГ є стартовим кодоном.

6) Всередині гена немає розділових знаків - стоп кодонів: УАГ, УАА, УГА.

7) Генетичний код універсальний, він єдиний для всіх організмів і вірусів.

Розкриття структура ДНК, матеріального носія спадковості сприяло вирішенню багатьох питань: відтворення генів, природи мутацій, біосинтез білка і т.д.

Механізм передачі генетичного коду сприяв розвитку молекулярної біології, А так само генної інженерії, генної терапії.

ДНК знаходиться в ядрі і входить до складу хроматину, а також мітохондрії, центросоми, пластиди, а РНК - в ядерцях, матриксе цитоплазми, рибосомах.

Носієм спадкової інформації в клітині є ДНК, а РНК - служить для передачі і реалізації генетичної інформації у про-і еукаріот. За допомогою і-РНК відбувається процес перекладу послідовності нуклеотидів ДНК в поліпептид.

У деяких організмів, крім ДНК, носієм спадкової інформації може бути РНК, наприклад, у вірусів тютюнової мозаїки, поліомієліту, СНІДу.

Мономерами нуклеїнових кислот є нуклеотиди. Встановлено, що в хромосомах еукаріот гігантська двуспіральная молекула ДНК утворена 4 типами нуклеотидів: аденіловий, гуаніловий, тіміділових, цітозіловий. Кожен нуклеотид складається з азотистої основи (пуринового Г + А чи пиримидинового Ц + Т), дезоксирибози і залишку фосфорної кислоти.

Аналізуючи ДНК різного походження, Чаргафф сформулював закономірності кількісного співвідношення азотистих основ - правила Чаргаффа.

а) кількість аденіну дорівнює кількості тиміну (А \u003d Т);

б) кількість гуаніну дорівнює кількості цитозину (Г \u003d Ц);

в) кількість пуринів дорівнює кількості пиримидинов (Г + А \u003d Ц + Т);

г) кількість підстав з 6-аминогруппами дорівнює кількості підстав з 6-кетогруппу (А + Ц \u003d Г + Т).

У той же час співвідношення підстав А + Т \\ Г + Ц є строго видоспецифічності коефіцієнтом (для людини - 0,66; миші - 0,81; бактерії - 0,41).

У 1953 році біологом Дж.Уотсоном і фізиком Ф. Криком була запропонована просторова молекулярна модель ДНК.

Основні постулати моделі полягають в наступному:

1. Кожна молекула ДНК складається з двох довгих антипаралельних полінуклеотидних ланцюгів, що утворюють подвійну спіраль, закручену навколо центральної осі (правозакрученная - По-форма, левозакрученной - Z-форма, виявлена \u200b\u200bА. Річем в кінці 70-х років).

2. Кожен нуклеозид (пентоза + азотистих основ) розташований в площині, перпендикулярній осі спіралі.

3. Дві полінуклеотидні ланцюга скріплені водневими зв'язками, що утворюються між азотистими підставами.

4. Парування азотистих основ суворо специфічно, пуринові основи з'єднуються тільки з піримідиновими: А-Т, Г-Ц.

5. Послідовність підстав одного ланцюга може значно варіювати, але азотисті основи іншого ланцюга повинні бути строго комплементарні їм.

Полінуклеотидні ланцюжку утворюються за рахунок ковалентних зв'язків між сусідніми нуклеотидами через залишок фосфорної кислоти, який з'єднує вуглець в п'ятому положенні цукру з третім вуглецем сусіднього нуклеотиду. Ланцюги мають спрямованість: початок ланцюга 3 "ОН - в третьому положенні вуглецю дезоксирибози приєднується гідроксильна група ОН, кінець ланцюга - 5" Ф, до п'ятого вуглецю дезоксирибози приєднується залишок фосфорної кислоти.

Аутосінтетіческой функцією ДНК є реплікація - авторепродукціі. Реплікація заснована на принципах напівконсервативним, антипаралельності, комплементарності і уривчастості. Спадкова інформація ДНК реалізується в результаті реплікації за типом матричного синтезу. Він протікає в по стадіях: зв'язування, ініціація, елонгація, термінація. Процес приурочений до S-періоду інтерфази. Фермент ДНК-полімераза використовує як матрицю одноцепочечную ДНК і в присутності 4-х нуклеотидів, затравки (РНК) будує другий ланцюжок ДНК.

Синтез ДНК здійснюється за принципом комплементарності. Між нуклеотидами ланцюга ДНК утворюється фосфодіефірні зв'язку за рахунок з'єднань 3 "ОН групи самого останнього нуклеотиду з 5" -фосфат наступного нуклеотиду, який повинен приєднатися до ланцюга.

Розрізняють три основних види реплікації ДНК: консервативний, напівконсервативний, дисперсний.

консервативний - збереження цілісності вихідної двуцепочечной молекули і синтез дочірньої двуцепочной. Половина дочірніх молекул побудована повністю з нового матеріалу, а половина - зі старого материнського.

напівконсервативний - Синтез ДНК починається з приєднання до точки початку реплікації ферменту ХЕЛІКАЗИ, який розплітає ділянки ДНК. До кожної з ланцюгів приєднується ДНК зв'язує білок (ДСБ), що перешкоджає їх з'єднанню. Одиницею реплікації є реплікон - це ділянка між двома точками початку синтезу дочірніх ланцюгів. Взаємодія ферментів з точкою початку реплікації називається ініціацією. Ця точка рухається вздовж ланцюга (3 "ОН → 5" Ф) і утворюється репликативная вилка.

Синтез нового ланцюга йде переривчасто з утворенням фрагментів довжиною 700-800-2000 нуклеотидних залишків. Є точка початку і кінця реплікації. Реплікон рухається уздовж молекули ДНК і розплітаються її нові ділянки. Кожна з материнських ланцюгів є матрицею для дочірньої, яка синтезується за принципом комплементарності. В результаті послідовних з'єднань нуклеотидів ланцюг ДНК подовжується (стадія елонгації) за допомогою ферменту ДНК-лігаза. При досягненні потрібної довжини молекули синтез припиняється - термінація. У еукаріот працює відразу тисячі реплікативних вилок. У прокаріотів - ініціація відбувається в одній точці кільця ДНК, при цьому дві реплікативні вилки рухаються в 2-х напрямках. У місці їх зустрічі двох цепочечние молекули ДНК роз'єднуються.

дисперсний - розпад ДНК на нуклеотидні фрагменти, нова двуцепочечной ДНК складається з спонтанно набраних нових і батьківських фрагментів.

ДНК еукаріот за структурою схоже на ДНК прокаріот. Відмінності стосуються: кількості ДНК по генам, довжиною молекули ДНК, порядком чергування нуклеотиднихпослідовностей, формою укладання (в еукаріот - лінійна, у прокаріотів - кільцева).

Для еукаріот характерна надмірність ДНК: к-ть її ДНК, яка бере участь в кодуванні, становить лише 2%. Частина надлишкової ДНК представлена \u200b\u200bоднаковими наборами нуклеотидів, що повторюються багато разів (повтори). Розрізняють багаторазово і помірно повторювані послідовності. Вони утворюють конститутивний гетерохроматин (структурний). Він вбудований між унікальними послідовностями. Надлишкові гени мають 10 4 копій.

метафазної хромосома (Спіраль хроматин) складається з двох хроматид. Форма визначається наявністю первинної перетяжки - центромери. Вона розділяє хромосому на 2 плеча.

Розташування Центромера визначає основні форми хромосом:

метацентріческая,

субметацентріческіе,

акроцентріческіе,

Телоцентріческіе.

Ступінь спирализации хромосом не однакова. Ділянки хромосом зі слабкою спирализация називають еухроматінових. Це зона високої метаболічної активності, де ДНК складається з унікальних послідовностей. Зона з сильною спирализация - гетерохроматинових ділянку, здатний до транскрипції. розрізняють конститутивний гетерохроматин-генетичний інертний, не містить генів, не переходить в еухроматин, а так само факультативний, який може переходити в активний еухроматин. Кінцеві відділи дистальних ділянок хромосом називають теломери.

Хромосоми підрозділяються на аутосоми (соматичних клітин) і гетерохромосоми (статевих клітин).

За пропозицією Левитського (1924) диплоїдний набір соматичних хромосом клітини був названий кариотипом. Він характеризується числом, формою, розмірами хромосом. Для опису хромосом каріотипу за пропозицією С.Г. Навашина їх розташовують у вигляді ідіограмма - систематизованого кариотипа. У 1960 році була запропонована Денверська міжнародна класифікація хромосом, де хромосоми класифіковані за величиною і розташуванням центромери. У каріотипі соматичної клітини людини розрізняють 22 пари аутосом і пару статевих хромосом. Набір хромосом в соматичних клітинах називають диплоїдним, а в статевих клітинах - гаплоидним (Він дорівнює половині набору аутосом). У ідіограмма кариотипа людини хромосоми ділять на 7 груп, в залежності від їх розмірів і форми.

1 - 1-3 великі метацентріческая.

2 - 4-5 великі субметацентріческіе.

3 - 6-12 і Х-хромосома середні метацентріческая.

4 - 13-15 середні акроцентріческіе.

5 - 16-18 відносно малі мета-субметацентріческіе.

6 - 19-20 малі метацентріческая.

7 - 21-22 і Y-хромосома найбільш малі акроцентріческіе.

згідно Паризької класифікації хромосоми розділені на групи по їх розмірами і формою, а також лінійної диференціювання.

Хромосоми мають наступні властивості (правила хромосом):

1. Особливості - відмінності хромосом.

2. парність.

3. сталість числа - характерним для кожного виду.

4. Безперервності - здатності до репродукції.

Урок із загальної біології.

Тема: «ДНК - носій спадкової інформації.

Генетичний код ».

мета уроку : Закріпити знання про будову ДНК і РНК, вивчити поняття ген, генетичний код, його властивості.

устаткування: таблиця "Будова тваринної клітини", "Білки", модель ДНК, мультимедійна установка,презентація в Power Point.

Хід уроку

1. Орг. момент .............................................................................. 1-2 хв.

2. Основна частина: ..................................................................... .... 30 хв.

2.1 Повторення раннє вивченого: ................................................. .... 12 хв

2.2 Вивчення нового матеріалу: ..................................... ..................... 18 хв

3. Закріплення .............................................................................. .8 хв

2.1. Повторення раніше вивченого

Питання до учнів:

Що таке білки?
Що є мономерами всіх природних білків? (20 амінокислот).
Згадайте, які функції виконують білки? (Назвіть особливості будови нуклеїнових кислот)
Згадайте, де містяться молекули ДНК в клітинах рослин і тварин?
Що таке компліментарність?
Назвіть види РНК.

2.2. Вивчення нового матеріалу

Всі властивості будь-якого організму визначаються його білковим складом. Причому структура кожного білка визначається послідовністю амінокислотних залишків. Отже, в підсумку спадкова інформація, яка передається з покоління в покоління, повинна містити відомості про первинну структуру білків.

генетична інформація - це інформація про будову всіх білків організму укладена в молекулах ДНК.

ген - це ділянка молекули ДНК, що кодує первинну структуру одного поліпептидного ланцюга. У ДНК закладена інформація про первинну структуру білка.

генетичний код - набір поєднань трьох нуклеотидів, які кодують 20 типів амінокислот, що входять до складу білків.

Властивості генетичного коду:

Код триплетів. Кожній АК (амінокислоті) відповідає ділянку ланцюга ДНК, і відповідно, і-РНК з трьох поруч стоять нуклеотидів. В даний час генетичний код повністю розшифрований і складена карта, тобто відомо, які триплети відповідають тій чи іншій амінокислоті з 20, що входять до складу білків.
Код однозначний. Кожен кодон шифрує тільки одну АК.
Код надлишковий (специфічний). Це означає, що кожна АК шифрується більш ніж одним кодоном (за винятком метіоніну і триптофану). ДНК складається з 4 різних видів нуклеотидів, а найменшою структурною одиницею гена є триплет нуклеотидів. Тому число можливих комбінацій одно 43 \u003d 64. Різних ж амінокислот тільки 20. Таким чином, різних триплетів нуклеотидів з надлишком вистачає для кодування всіх амінокислот.
Код не перекривається. Будь-нуклеотид може входити до складу лише одного триплету.
Між генами є "знаки пунктуації". З 64 триплетів -У-А-А, У-А-Г, У-Г-А не кодують АК (розглянути в підручнику таблицю генетичного коду). Ці триплети - сигнали закінчення синтезу поліпептидного ланцюга. Необхідність в наявності даних триплетів пояснюється тим, що в ряді випадків на і-РНК здійснюється синтез декількох поліпептидних ланцюгів, і для відділення їх один від одного використовуються ці триплети.
Код універсальний. Генетичний код єдиний для всіх, хто живе на Землі живих організмів.

3. Закріплення:

Виконання вправ по робочому зошиті. (Робочий зошит до підручників Захарова В.Б., Сухова Т.С. та ін.)

Домашнє завдання.§ 2.10 с. 73-75, підручника В. Б. Захарова, С. Г. Мамонтова, Н. І. Соніна, Е. Т. Захарової 10 клас «Біологія. Загальна біологія», Конспект уроку.

Попередній перегляд:

Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій створіть собі аккаунт (обліковий запис) Google і увійдіть в нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Тема: «ДНК - носій спадкової інформації. Генетичний код »

Структурна Каталитическая (Б-ферменти) Регуляторна (Б-гормони) Скорочувальна Транспортна Захисна Запасна Енергетична Ф У Н К Ц І І Б Е Л К А

Будова НК РНК ________________________________ ДНК Азотиста підставу (А, Г, Ц, У) Залишок ФК Вуглевод - рибоза Азотиста Підстава (А, Г, Ц, Т) Вуглевод - дезоксирибоза Залишок ФК

У хромосомах ядра

Комплементарність - просторова взаємодоповнюваність молекул або їх частин, що приводить до утворення водневих зв'язків. Комплементарні структури підходять один до одного як «ключ з замком» (А + Т) + (Г + Ц) \u003d 100%

Генетична інформація - це інформація про будову всіх білків організму укладена в молекулах ДНК 1 ген \u003d 1 молекула білка

Види РНК В клітці є декілька видів РНК. Всі вони беруть участь в синтезі білка. Транспортні РНК (т-РНК) - це найменші за розмірами РНК. Вони пов'язують АК і транспортують їх до місця синтезу білка. Інформаційні РНК (і-РНК) - вони в 10 разів більше тРНК. Їх функція полягає в перенесенні інформації про структуру білка від ДНК до місця синтезу білка. Хвороби (р-РНК) - мають найбільші розміри молекули, входять до складу рибосом.

Ген - це ділянка молекули ДНК, що кодує первинну структуру одного поліпептидного ланцюга Генетичний код - набір поєднань трьох нуклеотидів, які кодують 20 типів амінокислот, що входять до складу білків.

Одна амінокислота закодована трьома нуклеотидами (один кодон). АЦТ АГЦ ДАТ Триплет, кодон ген АК1 АК2 АК3 білок Властивості генетичного коду: Код триплетів. Кожній АК відповідає ділянку ланцюга ДНК, і відповідно, і-РНК з трьох поруч стоять нуклеотидів.

Код однозначний. Кожен кодон шифрує тільки одну АК. Код надмірний. Це означає, що кожна АК шифрується більш ніж одним кодоном (за винятком метіоніну і триптофану). Код неперекривающійся. Будь-нуклеотид може входити до складу лише одного триплету. Між генами є «знаки пунктуації» (полярність). З 64 триплетів -У-А-А, У-А-Г, У-Г-А не кодують АК. Код універсальний. Генетичний код єдиний для всіх, хто живе на Землі живих організмів.

Домашнє завдання Конспект уроку Підготувати повідомлення: «Генетичний код».

Рішення задач 1) Користуючись таблицею генетичного коду ДНК, визначте, які АК кодуються триплету: ЦАТ, ТТТ, ДАТ. 2) Використовуючи таблицю генетичного коду, намалюйте ділянку ДНК, в якому закодована інформація про наступну послідовність амінокислот у білку: - аланін - аргінін - валін - гліцин - лізин.

план заняття

хромосома - самовоспроизводящийся структурний елемент ядра клітини, що містить ДНК, в якій міститься генетична (спадкова) інформація.
Число, розмір і форма хромосом строго визначені і специфічні для кожного виду. Кожна хромосома складається з однієї або декількох пар хромонем.
розрізняють гомологічні

і негомологічної хромосоми

коротка характеристика

Вперше хромосоми були описані в 80-х рр. 19 в. у вигляді компактних тілець палочковидной форми, що виявляються під мікроскопом в ядрі на певній стадії поділу клітини.
Пізніше виявилося, що X. постійно є в кожній клітині, проте їх зовнішній вигляд значно змінюється на різних стадіях життя клітини.
Встановлено, що хромосоми є ниткоподібну структуру величезної довжини (хроматиновой нитка), яка може закручуватися, утворюючи компактну спіраль (спіралізовиваться), або розкручуватися (деспіралізовиваться). Щільна спирализация здійснюється перед початком поділу клітин і забезпечує точне перерозподіл X. по дочірнім клітинам.
На стадії мітотичного поділу хромосоми стають видимими в світловому мікроскопі. У них можна помітити ділянку, званий центромерой, до якого прикріплюються особливі нитки (нитки веретена), які беруть участь в «розтягуванні» хромосом під час ділення клітин.
Центромера розташовується в центрі X., ділячи її на два рівних плеча, або ж може зрушуватися до одного з кінців. В останньому випадку кажуть, що дана X. неравноплечіе.
Як показують останні досягнення молекулярної генетики, хромосома являє собою фактично одну довгу хроматиновой нитка, утворену гігантської молекулою ДНК

Число хромосом у різних видів

Число хромосом у всіх клітинах кожного виду організмів строго постійно і є точною характеристикою даного виду

Людина (Homo sapiens) 46
горила 48
Макака (Macaca mulatta) 42

тварини
Кішка (Felis domesticus) 38
Собака (Canis familiaris) 78
кінь 64
Корова (Bovis domesticus) 120
Курка (Gallus domesticus) 78
свиня 40
Плодова мушка (D.melanogaster) 8
Миша (Mus musculus) 40
Дріжджі (S.cerevisiae) 32
нематода 22/24
Щур 42
Лиса 34
голуб 16
короп 104
мінога 174
Жаба (Rana pipiens) 26
Міксоміцети 14
метелик 380
шовкопряд 56
Протей (Necturus maculosis) 38
Рак (Cambarus clarkii) 200
гідра 30
аскарида 2
бджола 16
Мурашка (Myrmecia pilosula) 2
Виноградний слимак 24
Земляний черв'як 36
Річковий рак 1 16
Малярійний плазмодій 2
радіолярії 1600

рослини
Клевер 14
Тополя 38
Кукурудза (Zea mays) 20
горох 14
береза \u200b\u200b84
ялина 24
Лук (Allium cepa) 16
Арабідопсис (Arabidopsis thaliana) 10
Картопля (S.tuberosum) 48
Лілія 24
Хвощ польовий 216

агрус 16
вишня 32
жито 14
Пшениця 42
Папороть ~ 1200
Липа серцеподібна 78
Ірис російський 80
Гладіолус звичайний 80
Клевер паннонським 84
Полушник озерний 90-180
Крупка альпійська 96-180
Листовик японський 104
Щитовник чоловічий 110
Баранець звичайний 144
Ужовник звичайний 164
гаплопаппус 4
Арабідопсис Таля 6

Найменше число хромосом у самки підвиду Мурів Myrmecia pilosula мають пару хромосом на клітину. Самці мають тільки 1 Хроса в кожній клітині.
Найбільше число: вид папоротей Ophioglossum reticulatum має близько 630 пар хромосом, або 1260 хромосом на клітину
Верхня межа числа хромосом не залежить від кількості ДНК яке в них входить: у американської амфібії Amphiuma ДНК в ~ 30 разів більше, ніж у людини, яка поміщається в 14 хромосомах

бактеріальні хромосоми

Прокаріоти (архебактерии і бактерії, в тому числі мітохондрії і пластиди, постійно мешкають в клітинах більшості еукаріот) не мають хромосом у власному розумінні цього слова.
У більшості з них в клітці є тільки одна макромолекула ДНК, замкнута в кільце (ця структура отримала назву нуклеоид). У ряду бактерій виявлені лінійні макромолекули ДНК. Крім нуклеоида або лінійних макромолекул, ДНК може бути присутнім в цитоплазмі прокариотних клітин у вигляді невеликих замкнутих в кільце молекул ДНК, так званих плазмід, що містять зазвичай незначне, порівняно з бактеріальною хромосомою, число генів. Склад плазмід може бути непостійний, бактерії можуть обмінюватися плазмидами в ході парасексуальними процесу.
Є дані про наявність у бактерій білків, пов'язаних з ДНК нуклеоида, але гістонів у них не виявлено.

хромосоми еукаріот

Хромосоми еукаріот мають складну будову. Основу хромосоми становить лінійна макромолекула ДНК (в молекулах ДНК хромосом людини налічується від 50 до 245 мільйонів пар азотистих основ). У розтягнутому вигляді довжина хромосоми людини може досягати 5 см. Крім неї, до складу хромосоми входять п'ять спеціалізованих білків гістонів - H1, H2A, H2B, H3 і H4 і ряд негістонових білків
В інтерфазі хроматин НЕ конденсованих, але і в цей час його нитки являють собою комплекс з ДНК і білків
У ранній інтерфазі (фаза G1) основу кожної з майбутніх хромосом становить одна молекула ДНК. У фазі синтезу (S) молекули ДНК вступають в процес реплікації і подвоюються. У пізній интерфазе (фаза G2) основа кожної з хромосом складається з двох ідентичних молекул ДНК, що утворилися в результаті реплікації і з'єднаних між собою в районі центромерного послідовності
Перед початком розподілу клітинного ядра хромосома, представлена \u200b\u200bна цей момент ланцюжком нуклеосом, починає спіралізовиваться, або упаковуватися, утворюючи за допомогою білка H1 більш товсту хроматиновой нитка, або хроматиду, d \u003d 30 нм. В результаті подальшої спирализации діаметр хроматиди досягає до часу метафази 700 нм. Конденсована хромосома має вид букви X (часто з нерівними плечима), оскільки дві хроматиди, що виникли в результаті реплікації, як і раніше з'єднані між собою в районі центромери (докладніше про долю хромосом при клітинному розподілі див. Статті мітоз і мейоз)

Чоловік хромосомний набір диплоидной (звичайної) клітини

Зверніть увагу! Присутній як X, так і Y-хромосома

Жіночий хромосомний набір диплоидной (звичайної) клітини

Зверніть увагу! Присутні тільки X-хромосоми

Типи будови хромосом

Розрізняють чотири типи будови хромосом:

телоцентріческіе - паличкоподібні хромосоми з центромерой, розташованої на проксимальному кінці);
акроцентріческіе - паличкоподібні хромосоми з дуже коротким, майже непомітним другим плечем);
субметацентріческіе - з плечима нерівної довжини, що нагадують за формою букву L);
метацентріческая - V-подібні хромосоми, що володіють плечима рівної довжини).

Тип хромосом є постійним для кожної гомологічною хромосоми і може бути постійним у всіх представників одного виду або роду

1 - равноплечіе (метацентріческая);

2 - неравноплечіе (субметацентріческіе);

3 - паличкоподібні (акроцентріческіе);

4 - хромосоми з вторинної перетяжкой.

Дезоксирибонуклеїнова кислота

ДНК - біологічний полімер, що складається з двох спірально закручених ланцюжків

будова ДНК

ДНК - полімер
мономери - нуклеотиди
нуклеотид - хімічне з'єднання залишків трьох речовин: азотистих основ, вуглеводу, залишку фосфорної кислоти

будова нуклеотиду

азотисті

основи :

цітазін

Залишок фосфорної кислоти

вуглевод :

дезоксирибоза

Макромолекулярная структура ДНК

У 1953 р Дж.Уотсон і Ф. Крик запропонували модель структури ДНК. При побудові структури вчені грунтувалися на 4 групах даних:

ДНК являє собою полімер, що складається з нуклеотидів, з'єднаних 3 `- 5` - фосфодіефірнимі зв'язками

2. Склад нуклеотидів ДНК підпорядковується правилам Чаргаффа:

(A + G) \u003d (T + C); число залишків А \u003d Т, G \u003d C

3. Рентгенограми волокон ДНК вказують на те, що молекула має спіральною структурою і містить більше однієї полінуклеотидних ланцюга

4. Стабільність структури за рахунок водневих зв'язків

Макромолекулярная структура ДНК.

правильна правовінтовую спіраль, що складається з 2 полінуклеотидних ланцюгів, які закручені один щодо одного навколо загальної осі;
ланцюги мають антипаралельну орієнтацію
піримідинові і пуринові основи покладені стопкою з інтервалом 0,34 нм;
довжина витка спіралі - 3,40 нм.
наявність компліментарних пар - підстави, які утворюють пари, в яких вони поєднуються водневими зв'язками

Ген - ділянка молекули ДНК, що містить інформацію про структуру однієї молекули білка-ферменту.

Він і є спадковим фактором будь-якого живого тіла природи.

У кожній клітині синтезується кілька тисяч різних білкових молекул.

Білки недовговічні, час їх існування обмежена, після чого вони руйнуються.

Інформація про послідовність амінокислот у білковій молекулі закодована

у вигляді послідовності нуклеотидів в ДНК.

Крім білків, нуклеотидная послідовність ДНК кодує інформацію про рибосомних РНК і транспортних РНК.

Отже, послідовність нуклеотидів якимось чином кодує послідовність амінокислот.

Все різноманіття білків утворено з 20 різних амінокислот, а нуклеотидів у складі ДНК - 4 види.

Код ДНК повинен бути тріплетним. Було доведено, що саме три нуклеотиду кодують одну амінокислоту, в цьому випадку можна буде закодувати

4 3 - 64 амінокислоти.

А так як амінокислот всього 20, то деякі амінокислоти повинні кодуватися кількома триплету.

Властивості генетичного коду:

триплетність: кожна амінокислота кодується кодонів нуклеотидів - кодоном .
однозначність: кодовий триплет, кодон, відповідає тільки однієї амінокислоті.
Виродженість (Надмірність): одну амінокислоту можуть кодувати кілька (до шести) кодонів.

універсальність: генетичний код однаковий, однакові амінокислоти кодуються одними і тими ж триплету нуклеотидів у всіх організмів Землі.
Неперекриваемость: послідовність нуклеотидів має рамку зчитування по 3 нуклеотиду, один і той же нуклеотид не може бути в складі двох триплетів.

Властивості генетичного коду:

Наявність кодона- ініціатора і кодонів-термінаторів: і з 64 кодових триплетів 61 кодон - кодують, кодують амінокислоти, а 3 - безглузді, не кодують амінокислоти, терминирующего синтез поліпептиду при роботі рибосоми (УАА, УГА, УАГ). Крім того, є кодон - ініціатор (АУГ) - метіонінових, з якого починається синтез будь-якого поліпептиду.

2.1.1. ДНК - носій спадкової інформації

«Значення ДНК настільки велике, що ніяке знання про неї не буде повним». Ф. Крик.

ДНК - дезоксирибонуклеїнової кислоти - біологічна макромолекула, носій генетичної інформації у всіх еукаріотичних і прокаріотичних клітинах і в багатьох віруси.

У 1928 р Ф.Гріффіт виявив у пневмококів явище трансформації (перетворення властивостей бактерій). Він показав, що клітини невірулентних штамів бактерій (шорсткі без капсул) набувають властивості вірулентних (гладких з капсулами) штамів, убитих нагріванням. Природа трансформує агента була встановлена \u200b\u200bЕвері, Мак-Леода і Мак-Карті в 1944 р, ним виявилася ДНК. Так відкриття і вивчення трансформації довело роль ДНК як матеріального носія спадкової інформації, (рис. 2.1).

Мал.2.1. Трансформуючий фактор - це ДНК

Тривимірна модель просторової будови двухцепочечной ДНК була описана в квітневому журналі Nature в 1953 р Дж. Уотсоном, Френсісом Криком і Морісом Вілкінсом. Ці дослідження лягли в основу молекулярної біології, що вивчає основні властивості і прояви життя на молекулярному рівні.

Структура ДНК - полімер, структурною одиницею якого є нуклеотид (рис. 2.2).

Нуклеотид складається з азотистої основи пу-Рінов: аденін (А) або гуанін (Г) або пірімі-Діново: цитозин (Ц) або тимін (Т), вуглеводу дезоксирибози (пятиуглеродного цукрове кільце) і залишку фосфорної кислоти (НРО ~). Подвійна спіраль ДНК правобічна. 10 пар основ складають повний оборот 360 °, отже, кожна пара підстав повернута на 36 градусів навколо спіралі щодо наступної пари. Фосфатні угруповання перебувають зовні спіралей, а підстави - всередині і розташовані з інтервалом 34 нм. Ланцюги утримуються разом водневими зв'язками між основами і закручені одна навколо іншої і навколо загальної осі.

Мал.2.2. Будова ДНК.

У розробці моделі ДНК важливу роль зіграли спостереження Чаргаффа (1949) про те, що кількісні відносини гауніна завжди рівні вмісту цитозину, а зміст аденина відповідає змісту тиміну. Це положення було названо «Правило Чаргаффа»:

тобто пропорція пуринових і піримідинових основ завжди рівна.

Чаргаффу для характеристики нуклеотидного складу ДНК був запропонований коефіцієнт специфічності, що враховує частку гуанін-цитозинових пар:

Нуклеотиди з'єднані в полінуклеотидних ланцюг зв'язками між 5 "положення одного пентозного кінця і 3" положення наступного пентозного кільця через фосфатну групу з утворенням фосфодіефірних містків, тобто цукрово-фосфатний кістяк ДНК складається з 5-3 "зв'язків. Генетична інформація записана в послідовності нуклеотидів в напрямку від 5" кінця до 3 "кінця - така нитка називається смисловий ДНК, тут розташовані гени. Друга нитка напрямки 3-5" вважається антисмислової, але є необхідним «еталоном» зберігання генетичної інформації. Антисмислового нитка грає велику роль в процесах реплікації і репарації (відновлення структури пошкодженої ДНК). Підстави в антипаралельних нитках утворюють за рахунок водневих зв'язків комплементарні пари: А + Т; Г + Ц. Таким чином, структура однієї нитки визначає послідовність нуклеотидів інший нитки. Отже, послідовності підстав в нитках ДНК завжди антіпараллельни і комплементарні.

Принцип комплементарності універсальний для процесів реплікації і транскрипції.

В даний час описані кілька модифікацій молекули ДНК.

поліморфізм ДНК-

це здатність молекули приймати різні конфігурації. В даний час описано 6 форм, частина яких може існувати тільки in vitro (у пробірці):

По-форма- має стандартну структуру, практично відповідну моделі ДНК, яка була запропонована Уотсоном, Криком і Вілкінсом, в фізіологічних умовах (низька концентрація солей, високий ступінь гідратації) є домінуючим структурним типом.

А-форма -виявлена \u200b\u200bв більш зневоднених середовищах і при більш високому вмісті іонів калію і натрію. Цікава з біологічної точки зору, тому що її інформація близька до структури дволанцюжкових ДНК, або для ДНК-РНК дуплексів.

З-форма- має менше форм підстав на виток, ніж В-форма. У цих трьох формах можуть перебувати все ДНК незалежно від нуклеотидної послідовності. Наступні форми характерні тільки для молекул ДНК з певними послідовностями в парах підстав.

D- і Е-форма- можливі крайні варіанти однієї і тієї ж форми, мають найменше число пар основ на виток (8 і 7.5). Виявлено тільки в молекулах ДНК, які містять гуаніну.

Z-форма- це зигзагоподібна форма, з чергуванням ліво- і правоспіральності. Ця форма виявляється при наявності ряду факторів: висока концентрація солей і наявність специфічних катіонів; високий вміст негативних супервитки в молекулі ДНК і інших Z-ДНК зустрічається на ділянках, збагачених парами Г-Ц. Показано, що Z-форма ДНК може брати участь в регуляції експресії генів як близько розташованих, так і істотно віддалених від Z-учас-тково, а також відігравати суттєву роль в процесах рекомбінації.

Шотландський вчений Арнотт припустив: «Було б дивно, якби в живій природі не застосовувати ця здатність ДНК - міняти свою форму».

Деякі з форм можуть при певних умовах, пов'язаних зі змінами концентрації солей і ступеня гідратації, переходити один в одного, наприклад, А<-> В; а також Z <-> В. Припускають, що взаємні переходи А- і В-форм регулюють роботу генів. Показово, що вДНК людини є ділянки, потенційно здатні переходити в Z-форму, які дисперговані в геномі людини.

Передбачається, що в клітинах людини існують умови, що стабілізують Z-форму (Маррі і ін., 1993).

Таблиця 2.1 Структурні властивості деяких типів ДНК

спіралі	число основа- ванні на виток	кут враще- однією пари, градуси	Рассто- яние між парами 10" 9	Діаметр спіралі 10" 9	право- тичних спіралі



					права і ліва

Знання структури і функції ДНК необхідно для розуміння суті деяких генетичних процесів, які є матричними. Було ясно, що сама ДНК не може грати роль матриці при синтезі білків з амінокислот, тому що майже вся вона знаходиться в хромосомах, розташованих в ядрі, в той час як більшість, якщо не всі, клітинні білки синтезуються в цитоплазмі. Таким чином, генетична інформація, заклю -ченная в ДНК, повинна передаватися якійсь проміжній молекулі, яка транспортувалася б в цитоплазму і брала участь в синтезі поліпептидних ланцюгів. Припущення про те, що такий проміжної молекулою може бути РНК, стало всерйоз розглядатися відразу, як тільки була відкрита структура подвійної спіралі ДНК. По-перше, клітини, які синтезують велику кількість білка, містили багато РНК. По-друге, ще більш важливим здавалося те, що сахарофос-фатние «скелети» ДНК і РНК надзвичайно схожі й було б легко уявити собі, як відбувається синтез одиночних ланцюгів РНК на одноцепочеч-ної ДНК з утворенням нестабільних гібридних молекул, одна ланцюг яких представлена ДНК, а інша РНК. Взаємовідносини ДНК, РНК і білка в 1953 р були представлені у вигляді такої схеми:

реплікація ДНК ..... транскрипція - -----> РНК ... трансляція ......-\u003e білок,

де поодинокі ланцюга ДНК служать матрицями при синтезі комплементарних молекул ДНК (реплікація). У свою чергу, молекули РНК служать матрицями для послідовного з'єднання амінокислот з утворенням поліпептидних ланцюгів білків в процесі трансляції, названому так тому, що «текст», написаний на «мові» нуклеотидів, перекладається (транслюється) на «мову» амінокислот. Група нуклеотидів, що кодує одну амінокислоту, називається кодоном.