ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА БИОЛОГИИ
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ Генетический код
Методические указания для внеаудиторной и аудиторной самостоятельной работы студентов 1 курса
Пенза 2011
Тема: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ.
Генетический код.
Цель занятия:
1. Рассмотреть виды нуклеиновых кислот, место их локализации в клетке и функции.
2. Дать характеристику генетическому коду и основным его свойствам с позиций единства происхождения всех живых организмов на Земле.
3. Познакомить с основными этапами биосинтеза белка в клетке.
Теоретическая часть.
I. Структура нуклеиновых кислот.
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ - биологические полимерные молекулы, хранящие всю информацию об отдельном живом организме, определяющие его рост и развитие, а также наследственные признаки, передаваемые следующему поколению. Нуклеиновые кислоты есть в ядрах клеток всех растительных и животных организмов, что определило их название (лат. nucleus -ядро).
Нуклеиновые кислоты впервые были выделены Ф. Мишеромв 1869 г.из ядер клеток гноя, а сам терминпредложен А. Косселемв 1889г.
Модельпространственного строения молекулы ДНКв виде двойной спирали была предложена в 1953г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком(для построения этой модели они использовали работы М. Уйлкинса, Р. Франклин, Э. Чаргаффа).
К нуклеиновым кислотамотносят высокомолекулярные полимерные соединения - полинуклеотиды, мономерами которых являются нуклеотиды.
При гидролизе нуклеиновые кислоты распадаются на:
- пуриновые и пиримидиновые основания,
- пентозу,
- фосфорную кислоту.
Нуклеиновые кислоты содержат углерод, водород, кислород, большое количество фосфора (8-10 %) и азота (15-16%).
Значение нуклеиновых кислот для живых организмов заключается в обеспечении хранения, реализации и передачи наследственной информации.
Состав нуклеотидов
Азотистые основанияявляются главной частью нуклеотида. Они имеют циклическую структуру, в состав которой наряду с атомами углерода входят атомы других элементов, в частности азота.
Процесс биосинтеза сложный и включает ряд этапов:
1. транскрипцию,
2. сплайсинг,
3. трансляцию,
4. эпигенез.
ЗАДАНИЕ № 9
На представленных ниже рисунках подпишите основные этапы трансляции.
Из-за присутствия азотаи щелочных свойствони и получили свое название. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов.
Пиримидиновые основания (пиримидины) являются производными гетероциклического соединения - пиримидина, имеющего в составе своей молекулы одно кольцо. К наиболее распространенным пиримидинам относятся урацил, тимин, цитозин.
Пуриновые основания (пурины) являются производными бициклического гетеро-цикла - пурина, имеющего два кольца: шестичленноеи пятичленное.К пуринам относятся аденин и гуанин.
Во всех клетках - прокариотических и эукариотических- в состав нуклеиновых кислот входят эти пять основных азотистых оснований.
Помимо азотистых оснований, в образовании нуклеотидов принимает участие углеводный компонент - пятиуглеродный сахар,который представлен двумя сходными моносахаридами: рибозойили дезоксирибозой,относящимися к пентозам.
Третьим компонентом нуклеотидов является остаток фосфорной кислоты фосфат.Именно наличие фосфата придает нуклеиновым кислотам свойства кислот.
Образование нуклеотидов
Биосинтез нуклеотидов представляет собой первый этап биосинтеза нуклеиновых кислот. Нуклеотиды - их непосредственные предшественники.
Образование нуклеотида происходит в два этапа.В результате реакции конденсации на первом этапеобразуется нуклеозид — комплекс азотистого основания с сахаром.
На втором этапенуклеозид подвергается фосфорилированию,при эгом между остатком сахара и фосфорной кислотой возникает фосфоэфирная связь.Таким образом, нуклеотид представляет собой нуклеозид, соединенный с остатком фосфорной кислоты.
Названия нуклеотидов отличаются от названий соответствующих оснований. И те и другие принято обозначать заглавными буквами.
Виды нуклеотидов
Азотистое основание
Нуклеотид
Обозначение
Аденин
Адениловый
А
Гуанин
Гуаниловый
Г или G
Цитозин
Цитидиловый
Ц или С
Тимин
Тимидиловый
Т
Урацил
Уридиловый
У или U
Нуклеиновые кислоты могут быть разделены на два класса:
Образование ди- и полинуклеотидов.Динуклеотид представляет собой соединение, состоящее из остатков двух нуклеотидов. При конденсациидвух нуклеотидов между 3'-углеродомостатка сахара одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого возникает сложноэфирная связь.
Таким образом, остатки сахаров двух нуклеотидов связаны фосфодиэфирными мостиками.
Возникновение фосфодиэфирных мостиков между 3'- и 5'-углеродами остатков сахаров может происходить многократно. В результате образуются неразветвленные полинуклеотидные цепи. Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5'-углеродом(его называют 5'-концом),другой - 3'-углеродом (3'-концом).
В зависимости от углеводного компонента нуклеотидов, входящих в полинуклеотиды, различают два класса нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК),содержащие рибозу; дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК),содержащие дезоксирибозу. Нуклеотиды ДНК называют дезоксирибонутеотидами, РНК — рибонуклеотидами.