Рассмотрите рисунок 7 и скажите в чем особенность строения молекулы днк
Рассмотрите рисунок 7 и скажите в чем особенность строения молекулы днк
Подробное решение параграф § 13 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019
Вопрос 1. Какие вещества называют кислотами?
Кислота — это сложное вещество, в молекуле которого имеется один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.
Вопрос 2. Какие органические вещества, содержащиеся в составе клетки, отвечают за хранение и передачу наследственных признаков?
За хранение и передачу наследственной информации отвечают такие органические вещества как нуклеиновые кислоты, в частности ДНК, находится в хромосомах, в ядре.
Вопрос 3. Какие процессы происходят в клетке перед началом её деления?
В период между делениями клетка растёт и готовится к новому делению. В интерфазе клетки начинают подготовку к делению. В это время в ней образуется много белков (процесс биосинтеза белка), важнейшие органоиды удваиваются. Удваиваются и хромосомы (репликация ДНК): теперь каждая состоит из двух дочерних хромосом, или хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК. Интерфаза в клетках растений и животных в среднем продолжается 10 — 20 ч.
Вопрос 4. Какую роль играют нуклеиновые кислоты в хранении и реализации наследственной информации?
Нуклеиновые кислоты являются носителями генетической информации, а также принимают участие в процессах её реализации, а точнее — в процессе синтеза белков.
Вопрос 5. Что представляет собой молекула ДНК как биополимер?
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой биополимер (полианион), мономером которого является нуклеотид, каждый из которых в свою очередь состоит из остатка фосфорной кислоты, дезоксирибозы и одного из четырех азотистых оснований аденина, гуанина, цитозина и тимина. В одну цепь нуклеотиды объединяются за счет остатков фосфорной кислоты, а двойная цепь образуется при образовании водородных связей между А и Т, Г и Ц.
Вопрос 6. Какое строение имеет нуклеотид?
Нуклеотид состоит из трёх последовательно соединённых компонентов: азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты.
Вопрос 7. В чём заключается принцип комплементарности?
Принцип комплементарности (от лат. complementum — дополнение) заключается в строгом соответствии нуклеотидов, расположенных напротив друг друга в парных цепях молекулы ДНК, называют принципом комплементарности. Именно благодаря этому свойству молекулы ДНК возможно точное воспроизведение генетической информации в процессе самокопирования биологических систем (деления клетки или размножения организмов).
Вопрос 8. Как и когда происходит репликация ДНК в клетке?
Удвоение (репликация) ДНК происходит перед делением клетки, в интерфазе. В результате разрыва водородных связей между азотистыми основаниями соседних цепей ДНК эти цепочки разделяются, а затем происходит синтез двух новых (дочерних) цепей с использованием в виде матрицы родительских молекул. Эти реакции были названы реакциями матричного синтеза.
Вопрос 9. Почему молекула ДНК состоит из двух цепочек, а не из трёх, четырёх и т. п.? Ответ обоснуйте.
Если бы ДНК состояла из трех, пяти и т.д. (нечётное кол — во) цепей, то не соблюдался бы принцип комплементарности, а без этого не возможно точное воспроизведение генетической информации в процессе самокопирования биологических систем. Также такая ДНК не обеспечивала бы полную защиту информации от мутаций различными химическими веществами или мутагенами в клетке.
Если бы ДНК состояла из четырех, шести и т.д. (чётное кол — во) цепей. Наличие нескольких пар взаимодополняющих нитей ДНК, обращенных друг к другу, принципиально означают наличие двух, четырех,… копий одной и той же вещи, расположенных рядом друг с другом. Но зачем клетке увеличивать ДНК копии, если клетка поделиться только надвое. Это лишняя «трата сил» для клетки. Тем более, нужно затратить в 2, 4, …раз больше энергии и ферментов на репликацию, чем в двухцепочечной ДНК. Но если в двухцепочечную ДНК помещается вся нужная клетке и организму информация, то усложнения в структуре ДНК совсем не нужно.
Рассмотрите рисунок 7 и скажите в чем особенность строения молекулы днк
Подробное решение Праграф § 9 по биологии для учащихся 9 класса, авторов В.В. Пасечник, А.А. Каменский, Е.А. Криксунов
1. Какова роль ядра в клетке?
Ядро клетки содержит хромосомы, несущие наследственную информацию и контролирует процессы размножения и обмена веществ клетки.
2. С какими органоидами клетки связана передача наследственных признаков?
Передача наследственных признаков связана с ядром и рибосомами, в которых идет синтез белка на основании информации, записанной в ДНК.
3. Какие вещества называются кислотами?
Вопросы
1. Какое строение имеет нуклеотид?
Каждый нуклеотид состоит из трёх компонентов, соединённых прочными химическими связями. Это азотистое основание, углевод (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.
2. Какое строение имеет молекула ДНК?
Каждая цепь ДНК представляет полинукпеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов.
Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью.
При образовании двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в строго определённом порядке против азотистых оснований другой.
3. В чём заключается принцип комплементарности?
4. Что общего и какие различия в строении молекул ДНК и РНК?
5. Какие типы молекул РНК вам известны? Каковы их функции?
Выделяют три типа РНК, различающихся по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.
Рибосомные РНК (рРНК) входят в состав рибосом и участвуют в формировании их активных центров, где происходит процесс биосинтеза белка.
Информационные, или матричные, РНК (иРНК) синтезируются на участке одной из цепей молекулы ДНК и передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется.
Задания
1. Составьте план параграфа.
1. Понятие о нуклеиновых кислотах.
2. Типы нуклеиновых кислот.
3. Строение нуклеиновых кислот:
А) Строение и виды нуклеотидов;
Б) Принцип комлементарности;
В) Отличие в строении РНК от ДНК.
2. Учёные выяснили, что фрагмент цепи ДНК имеет следующий состав: Ц Г Г А А Т Т Ц Ц. Используя принцип комплементарности, достройте вторую цепь.
Поэтому вторая цепь ДНК, комплементарная данной, следующая:
3. В ходе исследования было установлено, что в изучаемой молекуле ДНК аденины составляют 26 % от общего числа азотистых оснований. Подсчитайте количество азотистых оснований в этой молекуле.
Исходя из принципа комплементарности у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых. Поэтому в изучаемой молекуле ДНК тимины составляют тоже 26 % от общего числа азотистых оснований.
Отсюда можно узнать, сколько % в молекуле приходится на цитозин и гуанин вместе: 100 – 26 – 26 = 48 % (Г+Ц)
Исходя из принципа комплементарности у всякого организма число гуаниловых нуклеотидов равно числу цитидиловых.
Рассмотрите рисунок 7 и скажите в чем особенность строения молекулы днк
Подробное решение страница стр.105 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г. Углубленный уровень 2015
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Что такое нуклеиновые кислоты?
Вопрос 2. Какие простые органические соединения служат элементарной составной частью нуклеиновых кислот?
Мономерами нуклеиновых кислот служат нуклеотиды. Нуклеотид — органическое соединение, состоящее из азотистого основания (аденин, тимин, урацил, гуанин, цитозин), пятиуглеродного сахара (пентозы) — рибозы или дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты.
Вопрос 3. Охарактеризуйте типы нуклеиновых кислот.
Существует два типа нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая.
Вопрос 4. Чем различается строение молекул ДНК и РНК?
Вопрос 5. Перечислите и раскройте функции ДНК.
ДНК выполняет следующие функции:
Последовательность триплетов в полинуклеотидной цепи молекулы ДНК несет информацию о последовательности аминокислот в молекуле белка.
Группа последовательно расположенных триплетов, несущая информацию о структуре одной белковой молекулы, называется геном.
2. передача наследственной информации из поколения в поколение осуществляется в результате редупликации (удвоения молекулы ДНК) с последующим распределением дочерних молекул между дочерними клетками.
3. Передача наследственной информации на информационную РНК. При этом ДНК является матрицей. На одной из цепей молекулы ДНК по принципу комплементарности синтезируется молекула информационной РНК, которая далее переносит информацию в цитоплазму.
Вопрос 6. Какие виды РНК имеются в клетке?
Выделяют следующие виды РНК:
1. Информационная РНК. Синтезируется в ядре на одной из цепей ДНК по принципу комплементарности; в цитоплазме выполняет роль матрицы в процессе трансляции.
2. Рибосомальная РНК. Синтезируется в ядре, в зоне ядрышка; входит в состав рибосом, обеспечивающих трансляцию.
З. Транспортная РНК. Доставляет аминокислоты к месту синтеза белка. Осуществляет по принципу комплементарности распознавание триплета на информационной РНК, соответствующего переносимой аминокислоте, и точную ориентацию аминокислоты в активном центре рибосомы.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос 1. В чём заключается биологическая роль двухцепочечности молекул ДНК, выполняющих функции хранителя наследственной информации?
ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость. В ходе процесса, называемого репликацией ДНК, образуются две копии исходной цепочки, наследуемые дочерними клетками при делении, таким образом образовавшиеся клетки оказываются генетически идентичны исходной.
Вопрос 2. Какова сущность процесса передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму к месту синтеза белка?
При передаче наследственной информации из поколения в поколение молекулы ДНК удваиваются в процессе дупликации. Каждая дочерняя клетка получает одну из двух идентичных молекул ДНК. При бесполом размножении генотип дочернего организма идентичен материнскому. При половом размножении организм потомка получает собственный диплоидный набор хромосом, собранный из гаплоидного материнского и гаплоидного отцовского наборов.
ПРОБЛЕМНЫЕ ОБЛАСТИ
Вопрос 1. Что является наследственным материалом у некоторых вирусов, не содержащих ДНК? Как происходит реализация наследственной информации этих организмов?
Репликация осуществляется РНК-репликазой, продуцирующей копии РНК для новых вирионов. Синтез белка капсида происходит только после того как инфицировавшая клетку РНК подвергается некоторой модификации, делающей возможным присоединение рибосом клетки к тому участку РНК, которым кодируется этот белок. Сборка вириона начинается с образования дисков из белка капсида. Два таких белковых диска, располагаясь концентрически, образую похожую на бисквит структуру, которая после связывания с ней РНК приобретает форму спирали. Последующее присоединение молекул белка продолжается до тех пор, пока РНК не будет покрыта полностью. В своей окончательной форме вирион представляет собой цилиндр длиной 300 нм.
Вопрос 2. Почему и в каких случаях у некоторых животных основным источником энергии является не глюкоза, а жир?
Жиры или липиды – богатый источник энергии. При окислении они выделяют больше энергии, нежели белки и углеводы вместе взятые. При распаде жиров не только выделяется много энергии, но и образуется достаточное количество воды, что крайне необходимо для поддержания водного обмена в организме.
Жиры обладают свойствами, которые очень важны для организма. Они являются носителями энергии (1 грамм жира дает 9,3 килокалории), поставщиками атомов углерода для биосинтеза, а также незаменимых жирных кислот, которые не могут быть произведены самим организмом, но являются крайне необходимыми.
Вопрос 3. Каково значение витаминов и других низкомолекулярных органических соединений в жизнедеятельности организмов?
Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ. Роль витаминов сходна с ролью ферментов и гормонов. Целый ряд витаминов входит в состав различных ферментов. При недостатке, в организме витаминов развивается состояние, называемое гиповитаминозом. Заболевание, возникающее при отсутствии того или иного витамина, называется авитаминозом.
К настоящему времени открыто более 20 веществ, которые относят к витаминам. Обычно их обозначают буквами латинского алфавита А, В, С, D, Е, К и др. К водорастворимым относятся витамины группы В, С, РР и др. Ряд витаминов являются жирорастворимыми.
Витамины влияют на обмен веществ, свертываемость крови, рост и развитие организма, сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Особенно важна их роль в питании молодого организма и тех взрослых, чья деятельность связана с большими физическими нагрузками на производстве, в спорте. Повышенная потребность в витаминах может быть связана с особыми условиями среды обитания (высокая или низкая температура, разреженный воздух). Например, суточная потребность витамина С для взрослых составляет в среднем 50— 100 мг, для детей 35—50 мг, для тренирующихся спортсменов до 200 мг и более (им в целях повышения работоспособности даже рекомендуется принимать этот витамин на старте, а марафонцам — на дистанции). Витаминная недостаточность, как правило, сказывается в ранний весенний период, когда сразу после зимы организм ослаблен, а в пище мало витаминов и других биологически активных компонентов в связи с ограничением в рационе свежих овощей и фруктов.
ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ
Вопрос 1. Каковы пути решения задач в области генетической инженерии, существующие в настоящее время?
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Вопрос 2. Как можно использовать каталитические функции белковых молекул в народном хозяйстве?
Наиболее хорошо известная функция белков в организме — катализ различных химических реакций. Ферменты — это белки, обладающие специфическими каталитическими свойствами, то есть каждый фермент катализирует одну или несколько сходных реакций. Ускорение реакции в результате ферментативного катализа может быть огромным. Молекулы, которые присоединяются к ферменту и изменяются в результате реакции, называются субстратами. Часть молекулы фермента, которая обеспечивает связывание субстрата и катализ, называется активным центром.
Данную функцию белков можно использовать в народной хозяйстве при производстве стиральных порошков.
ЗАДАНИЯ
Вопрос 1. Охарактеризуйте свойства генетического кода.
Свойства генетического кода:
Вопрос 2. Каковы пути передачи наследственной информации в биологических системах?
Передача генетической информации в любой клетке основана на матричных процессах (репликации, транскрипции, трансляции).
Рассмотрите рисунок 7 и скажите в чем особенность строения молекулы днк
Подробное решение параграф § 13 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014
Какова структура белков и нуклеиновых кислот?
Длинные белковые цепи построены всего из 20 различных типов аминокислот, имеющих общий план строения, но отличающихся друг от друга по строению радикала. Соединяясь, молекулы аминокислот образуют так называемые пептидные связи. Закручиваясь в виде спирали, белковая нить приобретает более высокий уровень организации — вторичную структуру. И наконец, спираль полипептида сворачивается, образуя клубок (глобулу). Именно такая третичная структура белка и является его биологически активной формой, обладающей индивидуальной специфичностью. Однако для ряда белков третичная структура не является окончательной. Вторичная структура – это полипептидная цепь, закрученная в спираль. Для более прочного взаимодействия во вторичной структуре, происходит внутримолекулярное взаимодействие с помощью –S–S– сульфидных мостиков между витками спирали. Это обеспечивает прочность данной структуры. Третичная структура – это вторичная спиральная структура закручена в глобулы – компактные комочки. Эти структуры обеспечивают максимальную прочность и большую распространенность в клетках по сравнению с другими органическими молекулами.
ДНК – двойная спираль, РНК – одинарные цепи, состоящие из нуклеотидов.
Какие типы РНК вам известны?
и-РНК – синтезируется в ядре на матрице ДНК, является основой для синтеза белка.
т-РНК – транспорт аминокислот к месту синтеза белка – к рибосомам.
р-РНК – синтезируется в ядрышках ядра, и образует сами рибосомы клетки.
Все виды РНК синтезируются на матрице ДНК.
Где образуются субъединицы рибосом?
р-РНК – синтезируется в ядрышках ядра, и образует сами рибосомы клетки.
Какую функцию рибосомы выполняют в клетке?
Биосинтез белка – сборка белковой молекулы
Вопросы для повторения и задания
1. Вспомните полное определение понятия «жизнь».
Ф. Энгельс «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка. И у неорганических тел может происходить подобный обмен веществ, который и происходит с течением времени повсюду, так как повсюду происходят, хотя бы и очень медленно, химические действия. Но разница заключается в том, что в случае неорганических тел обмен веществ разрушает их, в случае же органических тел он является необходимым условием их существования»
2. Назовите основные свойства генетического кода и поясните их значение.
Код триплетен и избыточен – из 4 нуклеотидов можно создать 64 разных триплетов, т.е. закодировать 64 аминокислоты, но в живом используется только 20.
Код однозначен – каждый триплет шифрует только одну аминокислоту.
Между генами имеются знаки препинания – знаки необходимы для правильной группировки в триплеты монотонной последовательности нуклеотидов, т.к. между триплетами нет знаков раздела. Роль разметки генов выполняют три триплета, не кодирующие никаких аминокислот – УАА, УАГ, УГА. Они означают конец белковой молекулы, как точка в предложении.
Внутри гена нет знаков препинания – поскольку генкод подобен языку; посмотрим это свойство на примере фразы:
ЖИЛ БЫЛ КОТ ТИХ БЫЛ СЕР МИЛ МНЕ ТОТ КОТ
Ген хранится в таком виде:
Смысл будет восстановлен, если правильно сгруппировать тройки, даже при отсутствии знаков препинания. Если же мы начнем группировку со второй буквы (второго нуклеотида), то получится такая последовательность:
ИЛБ ЫЛК ОТТ ИХБ ЫЛС ЕРМ ИЛМ НЕТ ОТК ОТ
Эта последовательность уже не имеет биологического смысла, и если она будет реализована, то получится чужеродное для данного организма вещество. Поэтому ген в цепи ДНК имеет строго фиксированное начало считывания и завершение.
Код универсален – един для всех живущих на Земле существ: у бактерии, грибов, человека одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты.
3. Какие процессы лежат в основе передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?
В основе передачи наследственной информации из поколения в поколение лежит мейоз. Транскрипция (от лат. transcription — переписывание). Информация о структуре белков хранится в виде ДНК в ядре клетки, а синтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме. В качестве посредника, передающего информацию о строении определённой белковой молекулы к месту её синтеза, выступает информационная РНК. Трансляция (от лат. trans lation — передача). Молекулы иРНК выходят через ядерные поры в цитоплазму, где начинается второй этап реализации наследственной информации — перевод информации с «языка» РНК на «язык» белка.
4. Где синтезируются все виды рибонуклеиновых кислот?
Все виды РНК синтезируются на матрице ДНК.
5. Расскажите, где происходит синтез белка и как он осуществляется.
Этапы биосинтеза белка:
– Транскрипция (от лат. переписывание): процесс синтеза и-РНК на матрице ДНК, это перенос генетической информации с ДНК на РНК, транскрипция катализируется ферментом РНК-полимеразой. 1) Движения РНК-полимеразы – расплетание и восстановление двойной спирали ДНК, 2) Информация с гена ДНК – на и-РНК по принципу комплементарности.
– Соединение аминокислот с т-РНК: Строение т-РНК: 1) аминокислота ковалентно присоединяется т-РНК с помощью фермента т-РНК-синтетазы соответвственно антикодону, 2) К черешку листа т-РНК присоединяется определенная аминокислота
– Трансляция: рибосомный синтез белка из аминокислот на и-РНК, протекающий в цитоплазме. 1) Инициация — начало синтеза. 2) Элонгация — собственно синтез белка. 3) Терминация — узнавание стоп-кодона – окончание синтеза.
6. Рассмотрите рис. 45. Определите, в каком направлении — справа налево или слева направо — движется относительно и-РНК изображённая на рисунке рибосома. Докажите свою точку зрения.
и-РНК движется свела направо рибосома всегда движется в противоположном направлении, чтобы не мешать процессы, так как на одной нити и-РНК одновременно может сидеть несколько рибосом (полисома). А также показано в какую сторону движутся т-РНК – справа налево как и рибосома.
Подумайте! Вспомните!
1. Почему углеводы не могут выполнять функцию хранения информации?
Нет принципа комплементарности у углеводов, невозможно создавать генетические копии.
2. Каким образом реализуется наследственная информация о структуре и функциях небелковых молекул, синтезируемых в клетке?
Образование в клетках других органических молекул, таких как жиры, углеводы, витамины и т. д., связано с действием белков-катализаторов (ферментов). Например, ферменты, обеспечивающие синтез жиров у человека, «делают» человеческие липиды, а аналогичные катализаторы у подсолнечника — подсолнечное масло. Ферменты углеводного обмена у животных образуют резервное вещество гликоген, а у растений при избытке глюкозы синтезируется крахмал.
3. При каком структурном состоянии молекулы ДНК могут быть источниками генетической информации?
В состоянии спирализации, так как в таком состоянии ДНК входит в состав хромосом.
4. Какие особенности строения молекул РНК обеспечивают их функцию переноса информации о структуре белка от хромосом к месту его синтеза?
и-РНК – синтезируется в ядре на матрице ДНК, является основой для синтеза белка. Состав РНК – нуклеотиды комплементарные нуклеотидам ДНК, малый размер по сравнению с ДНК (что обеспечивает выход из ядерных пор).
5. Объясните, почему молекула ДНК не могла быть построена из нуклеотидов трёх типов.
Код триплетен и избыточен – из 4 нуклеотидов можно создать 64 разных триплетов (43), т.е. закодировать 64 аминокислоты, но в живом используется только 20. Это необходимо для замены любого нуклеотида, если вдруг в клетке его нет, то нуклеотид будет автоматически заменен на аналогичный, кодирующий эту же аминокислоту. Если бы было три нуклеотида, то 33 это будет всего 9 аминокислот, что невозможно, так как необходимо 20 аминокислот для любого организма.
6. Приведите примеры технологических процессов, в основе которых лежит матричный синтез.
Матрица экрана ноутбука
Матрица жидко-кристаллических экранов
7. Представьте, что в ходе некоего эксперимента для синтеза белка были взяты тРНК из клеток крокодила, аминокислоты мартышки, АТФ дрозда, иРНК белого медведя, необходимые ферменты квакши и рибосомы щуки. Чей белок был в итоге синтезирован? Объясните свою точку зрения.
Генетический код зашифрован в и-РНК, значит – белого медведя.