Тестов РА 0901. Нуклеиновые кислоты

Роль нуклеиновых кислот
в реализации
наследственной информации
Выполнил студент
группы РА 0901 ВГУЭС
Д. С. Тестов
Владивосток 2009
Жизнь — одна из высших
форм движения материи,
носителями которой
являются нуклеопротеидные (белковоядерные) тела,
обладающие свойством
органической целостности,
т. е. способностью
саморегуляторной
стабилизации (гомеостаза)
при непрерывном обмене
веществом
и энергией с окружающей
средой
«Жизнь есть способ
существования
белковых тел, и этот
способ существования
состоит по своему
существу в постоянном
самообновлении
химических составных
частей этих тел»
Ф. Энгельс
Синтез белка  продолжение жизни

Одним важным звеном
гомеостаза является
биосинтез белка,
который является
универсальным
процессом,
реализующим
передачу
наследственной
информации, а,
следовательно,
осуществляет движение
материи (продолжение
жизни).
Определение

Нуклеиновые кислоты –
высокомолекулярные
органические соединения,
обеспечивающие хранение
и передачу
наследственной
(генетической)
информации в живых
организмах из поколения в
поколение.
История открытия

В 1868 швейцарский
биохимик
И. Ф. Мишер впервые
выделил
из клеток гноя
(лейкоцитов) вещество,
названное им
нуклеином (от лат.
«нукс» — ядро ореха, а
окончание «ин»
означало, что оно
содержит азот, подобно
белкам, или протеинам).
Происхождение названий

В 1879 немецкий химик К. А.
Коссель открыл в нуклеине
соединение желтого цвета,
которое оказалось гуанином
(Г), ранее выделенным из
перуанского гуано — помета
птиц, — ценного азотного
удобрения. Впоследствии он же
выделил тимин (Т) из клеток
вилочковой железы, или
тимуса, быка (отсюда
название), цитозин (Ц) и
аденин (А).
Термин «нуклеиновые кислоты»
был предложен в 1889:
нуклеиновыми они
были названы
потому, что впервые
были открыты в
ядрах клеток, а
кислотами — из-за
наличия в их составе
остатков фосфорной
кислоты.
Типы нуклеиновых кислот

В зависимости от
химической структуры
углеводного компонента
нуклеиновые кислоты делят
на два типа:
 дезоксирибонуклеино
вые, или ДНК (содержат
дезоксирибозу)
 и рибонуклеиновые,
или РНК (содержат
рибозу).
Химическая структура

Нуклеиновые кислоты
построены из большого
числа нуклеотидов
(нуклеозид + остаток
форсфорной кислоты).

Нуклеозид = азотистое
основание
(А, Г, Т, Ц [в РНК вместо Т
– урацил])
+ углевод (рибоза или
дезоксирибоза).
Таким образом,




Углевод + азотистое
основание + остаток
фосфорной кислоты =
нуклеотид.
Последовательность
нуклеотидов  нуклеиновая
кислота.
Нуклеотиды соединены
между собой специальными
связями – «фосфатными
“мостиками”».
Специфичность нуклеотидов
зависит от азотистого
основания (Г, Т, Ц, А).
Химическое строение
пуриновых азотистых оснований
ГУАНИН
АДЕНИН
ДНК









Углеводный компонент –
дезоксирибоза.
Тимин – «ДНКовая буква»
генетического кода.
Выглядит как двухцепочечная спираль.
Сосредоточена в ядре.
Ею представлены гены (несут
информацию о первичной структуре
белка).
Формирует генетический код.
ДНК несет информацию о геноме
(совокупность генов).
Является составляющей хромосом
(ядерные вещества, функция которых передача информации).
Регулирует синтез клеточных и
тканевых элементов в течение всей
жизни организма.
Спираль ДНК
Схема двойной спирали
молекулы ДНК:
А — аденин;
Т — тимин;
Г — гуанин;
Ц — цитозин.
РНК






Углеводный компонент – рибоза.
Урацил – «РНКовая буква»
генетического кода.
Имеет одноцепочечную структуру
(только при определенных
ситуациях образовывает
вторичную структуру).
Имеет три основные
разновидности.
Одни подвиды РНК в связи с
белками образуют особые
органеллы – рибосомы, другие
являются копией генов, третьи
участвуют в передаче информации
от ДНК к белку.
РНК, обладающие активностью
ферментов, называют рибозимами.
Виды РНК



Матричная, или информационная
(м-РНК = и-РНК) – образуется в
ядрах клеток, является
«слепком» с ДНК, определяет
структуру синтезируемого белка.
Рибосомальная, или рибосомная
(р-РНК) – структурный компонент
рибосом.
Транспортная (т-РНК) –
«переносчик» аминокислотных
остатков (аминокислота –
структурный компонент белков) в
процессе синтеза белка от и-РНК
к р-РНК.
Реализация информации через
биосинтез белка


Вся информация о структуре того
или иного белка «хранится» в
генах в виде последовательности
нуклеотидов.
Информация эта реализуется в
процессе так называемого
«матричного синтеза»,
т. е. сначала информация
считывается
с ДНК на м-РНК, затем в рибосоме
на
м-РНК, как на матрице, в
соответствии
с генетическим кодом при участии
т-РНК, происходит формирование
первичной белковой цепочки,
которая трансформируется и
становится полноценным белком.
Последовательность процесса




Белок пищи, расщепляется при переваривании
до аминокислот, которые всасываются в кровь
и разносятся ко всем клеткам.
Аминокислоты связываются с т-РНК и переносятся на
рибосомы (органеллы клетки, где проходит синтез
белка).
и-РНК считывает с ДНК первичную структуру
синтезируемого белка и связывается с рибосомой.
В рибосоме и-РНК связываются с т-РНК, причем
т-РНК «скользят» по и-РНК, «навешивая» на
рибосому аминокислоты, которые составляют
первичные белковые цепочки. Последние проходят
ряд стадий и становятся полноценными белками.
Схема биосинтеза белка
Аминокислоты,
поступающие
в кровь при
всасывании из
кишечника
Первичные белковые цепочки
Значение биосинтеза белка


Открывая подходы к
воздействию на этот процесс
извне, наука намечает пути
лечения ряда заболеваний, при
которых имеется его нарушение
(например, врожденная
поломка синтеза того или иного
белка).
В связи с важным значением
белков разрабатываются новые
методы получения их путём
промышленного
микробиологического синтеза,
т. е. выращиванием полезных
микробов (например, дрожжей)
на дешёвом сырье (например,
нефти, газе).
Значение белков



Белки в живых организмах
участвуют в построении клеток и
тканей, являются ферментами
(переваривание пищи), гормонами
(например, инсулин),
дыхательными пигментами
(например, гемоглобин крови),
защитными веществами
(иммуноглобулины).
Белки - важнейшие компоненты
пищи человека. Белки - «энергия»
для жизни, «строительный
материал», «донор» для синтеза
новых белков.
Белковое голодание может
привести к серьезным и
необратимым последствиям, вплоть
до крайне неблагоприятных
(смерть).
Модель молекулы гемоглобина
Гемоглобин
является
переносчиком
кислорода от
органов дыхания
к тканям и
углекислый газ
от тканей
к дыхательным
органам
Краткое резюме


Таким образом, нуклеиновые
кислоты являются не просто
чрезвычайно важными, а
необходимыми соединениями,
значение которых невозможно
переоценить.
Наличие высокоорганизованной
структуры, универсальности
функций и уникальности
отлаженных механизмов
саморегуляции в процессе
биосинтеза белков определяет
бесконечное существование
белковых организмов.
Список используемой литературы



Биосинтез белка и нуклеиновых
кислот, под ред. А. С. Спирина,
М., 1996.
Березов Т. Т. Основы биохимии,
М., 1989.
Шамин А. Н., Развитие химии
белка, М., 1978.