ОТДЕЛЬНЫЕ НУКЛЕОТИДЫ В МОЛЕКУЛЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ СВЯЗАНЫ

Физико-химические свойства ДНК

Различные факторы, нарушающие водородные связи (повышение температуры выше 80 С, изменение рН и ионной силы, действие мочевины и др.), вызывают денатурацию ДНК, т.е. изменение пространственного расположения цепей ДНК без разрыва ковалентных связей. Двойная спираль ДНК при денатурации полностью или частично разделяется на составляющие цепи. Денатурация ДНК сопровождается усилением оптического поглощения в УФ области пуриновых и пиримидиновых оснований. Это явление называют гиперхромным эффектом

. При денатурации уменьшается также высокая вязкость, присущая растворам нативной ДНК. При восстановлении первоначальной двухспиральной структуры ДНК, в результате ренатурации, поглощение при 260 нм азотистыми основаниями вследствие их «экранированности» уменьшается. Это явление называют гипохромным эффектом

.

«Расплетение» каждой ДНК на составляющие ее цепи осуществляется в пределах определенного интервала температур. Средняя точка этого интервала называется температурой плавления. Температура плавления ДНК зависит в стандартных условиях (определенная рН и ионная сила) от соотношения азотистых оснований. Г-Ц пары, содержащие три водородные связи, более прочные, поэтому, чем больше в ДНК содержание Г-Ц пар, тем выше температура плавления.

Функции ДНК
. В последовательности нуклеотидов молекулах ДНК закодирована генетическая информация. Основными функциями ДНК являются, во-первых, обеспечение воспроизводства самой себя в ряду клеточных поколений и поколений организмов, во-вторых, обеспечение синтеза белков. Эти функции обусловлены тем, что молекулы ДНК служат матрицей в первом случае для репликации, т.е. копирования информации в дочерних молекулах ДНК, во втором – для транскрипции, т.е. для перекодирования информации в структуру РНК.

Рис. 5 Кривая плавления (денатурации ДНК)

Комплементарные цепи ДНК, разделенные при денатурации, при определенных условиях могут вновь соединиться в двойную спираль. Этот процесс называется РЕНАТУРАЦИЕЙ. Если денатурация произошла не полностью и хотя бы несколько оснований не утратили взаимодействия водородными связями, ренатурация протекает очень быстро.

Содержащиеся в клетке РНК различаются составом, размером, функциями и локализацией.

В цитоплазме клеток содержатся три основных функциональных вида РНК. Это матричные РНК – мРНК, выполняющие функции матриц белкового синтеза, рибосомные РНК – рРНК, выполняющие роль структурных компонентов рибосом, и транспортные РНК – тРНК, участвующие в трансляции (переводе) информации мРНК в последовательность аминокислот в белке.

В таблице 2 представлены отличия ДНК от РНК по строению, локализации в клетке и функциям.

Таблица 2 Отличия ДНК от РНК

В ядре клеток обнаруживают ядерную РНК, составляющую от 4 до 10% от суммарной клеточной РНК. Основная масса ядерной РНК представлена высокомолекулярными предшественниками рибосомных и транспортных РНК. Предшественники высокомолекулярных рРНК (28S, 18S и 5S) в основном локализуются в ядрышке. От 2 до 10% от суммарной ядерной РНК приходится на особую фракцию гетерогенной ядерной РНК (гяРНК), молекулы которой являются предшественниками мРНК.

Важным функциональным типом ядерной РНК являются малые ядерные РНК (мяРНК), содержащие от 90 до 300 нуклеотидов с уникальной нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности сайтов сплайсинга. Благодаря этому мяРНК регулирует созревание (процессинг) гяРНК в зрелые мРНК.

РНК является основным генетическим материалом у некоторых вирусов животных и растений (геномные РНК). Для большинства РНК вирусов характерна обратная транскрипция их РНК генома, направляемая обратной транскриптазой.

Все рибонуклеиновые кислоты представляют собой полимеры рибонуклеотидов, соединенных, как в молекуле ДНК, 3′, 5′ — фосфодиэфирными связями. В отличие от ДНК, имеющей двуцепочечную структуру, РНК представляет одноцепочечные линейные полимерные молекулы.

К настоящему времени удалось определить первичную структуру большинства тРНК, рРНК, мРНК и мяРНК из разных видов живых организмов и выявить основные закономерности их структурной организации.

Структурная организация мРНК
. м РНК – наиболее гетерогенный в отношении размеров и стабильности класс РНК. Содержание мРНК в клетках составляет 2-6 % от тотального количества РНК. м РНК, особенно эукариотические, обладают некоторыми специфическими структурными особенностями. м РНК состоят из участков – цистронов

, определяющих последовательность аминокислот в кодируемых ими белках, и нетраслируемых областей

на концах молекулы. Для цистронных областей характерно уникальная последовательность нуклеотидов, определяемая нуклеотидной последовательностью гена, нетраслируемые области имеют некоторые общие закономерности строения. Так, на 5′ — конце всех эукариотических мРНК имеется особая структура, называемая кэпом

(от англ. сap – шапка). Кэп представляет собой 7 – метилгуанозинтрифосфат, присоединенный к 5′ — гидроксилу концевого остатка мРНК посредством трифосфатной связи. Образование кэпа происходит ферментативным путем в ядре еще до завершения транскрипции. Считается, что кэп, с одной стороны, предохраняет 5′ — конец мРНК от ее расщепления экзонуклеазами, с другой стороны, используется для специфического узнавания при трансляции. За кэпом следует прецистронный нетранслируемый участок, в котором (3-15 нуклеотидов до инициирующего кодона) располагается последовательность нуклеотидов, комплементарная последовательности рРНК. Ее роль – обеспечение правильного взаимодействия 5′ — конца с рибосомой. Завершается цистрон терминирующим кодоном, за которым следует постцистронный нетраслируемый участок, имеющий в своем составе характерный для многих видов гексануклеотид ААУААА. У большинства мРНК 3′ — конец содержит полиаденилатную цепочку из 100-250 адениловых нуклеотидов, не являющуюся результатом транскрипции, а присоединяющуюся к мРНК входе созревания в ядре ферментативным путем. Предполагается, что полиаденилатная последовательность отвечает за поддержание внутриклеточной стабильности мРНК, определяет ее время существования.

мРНК обладают сложной вторичной структурой, обеспечивающей выполнение ими матричной функции в ходе трансляции. Показано, что в целом в линейной молекуле мРНК формируется несколько двухспиральных шпилек, на концах которых, на концах которых располагаются «знаки» инициации и терминации трансляции.

Структурная организация тРНК
. Транспортные РНК выполняют функции посредников (адапторов) в ходе трансляции мРНК. Каждой из 20 протеиногенных аминокислот соответствует своя тРНК. Для некоторых аминокислот, кодируемых двуямя и более кодонами, существует несколько тРНК.тРНК представляют собой сравнительно небольшие одноцепочечные молекулы, состоящие из 70-93 нуклеотидов. Их молекулярная масса составляет (2,4-3,1) ∙ 10 ⁴
кДа. На долю тРНК приходится примерно 15% суммарной клеточной РНК.

К настоящему времени установлена нуклеотидная последовательность почти для 300 тРНК, выделенных из разных видов организмов и обладающих разной аминокислотной специфичностью. Несмотря на различия нуклеотидной последовательности все тРНК имеют много общих черт. Во всех тРНК 8 или более нуклеотидов содержат различные минорные модифицированные основания (всего около 60), многие из которых представляют собой метилированные пуриновые или пиримидиновые основания. Обязательными минорными компонентами для всех тРНК являются дигидроуридин и псевдоуридин. В большинстве тРНК на 5′ — конце находится остаток гуаниловой кислоты, на 3′ — конце всех тРНК, называемом акцепторным, обязательным является тринуклеотид – ЦЦА (3′). Некоторые модифицированные нуклеозида в тРНК представлены ниже.

Вторичная структура тРНК формируется за счет образования максимального числа водородных связей между внутримолекулярными комплементарными парами азотистых оснований. В результате образования этих связей полинуклеотидная цепь тРНК закручивается с образованием спирализованных ветвей, заканчивающихся петлями из неспаренных нуклеотидов. Пространственное изображение вторичных структур всех тРНК имеет форму клеверного листа (рис. 6).

В «клеверном листе» различают 4 обязательные ветви, более длинные тРНК, кроме того, содержат короткую петлю (дополнительную ветвь).

Адапторную функцию тРНК обеспечивают акцеторная ветвь,

к 3′ — концу которой присоединяется эфирной связью аминокислотный остаток, и противостоящая акцепторной ветви антикодоновая ветвь

, на вершине котрой находится петля, содержащая антикодон

. Антикодон представляет собой специфический триплет нуклеотидов, который комплементарен в антипараллельном направлении кодону мРНК, кодирующему соответствующую аминокислоту.

Т-ветвь, несущая петлю псевдоуридина, обеспечивает взаимодействие тРНК с рибосомами. Д-ветвь, несущая дегидроуридиновую петлю, вероятнее всего, обеспечивает взаимодействие тРНК с соответствующей аминоацил – тРНК- синтетазой. Функции пятой дополнительной ветви пока мало исследованы, вероятнее всего, она уравнивает длину разных молекул тРНК.

Рис. 6 Вторичная структура тРНК

Третичная структура тРНК компактна и образуется путем сближения отдельных ветвей клеверного листа за счет дополнительных водородных связей и стэкинг-взаимоденйствий, с образованием L-образной структуры «локтевого сгиба» (рис. 7).

Рис. 7 Третичная структура тРНК

При этом акцепторное плечо, связывающее аминокислоту, оказывается расположенным на одном конце молекулы, а антикодон – на другом. Третичные структуры всех тРНК настолько похожи, что смесь различных тРНК образует кристаллы. В тоже время имеющиеся в пространственной структуре незначительные отличия обеспечивают специфическое узнавание тРНК соответствующими аминоацил-тРНК-синтетазами.

Структура рибосомных РНК и рибосом
. Рибосомные РНК формируют ту основу, с которой связываются специфические белки при образовании рибосом. Рибосомы – это нуклеопротеиновые органеллы, обеспечивающие синтез белка на мРНК-матрице. Число рибосом в клетке очень велико: от 10 ⁴
у прокариот до 10 ⁶
у эукариот. Локализуются рибосомы, главным образом, в цитоплазме, у эукариот, кроме того, в ядрышке, в матриксе митохондрий и строме хлоропластов. Рибосомы состоят из двух субчастиц: большой и малой. По размерам и молекулярной массе рибосомы делят на 3 группы – 70 S рибосомы прокариот

, состоящие из малой 30 S и большой 50 S субчастиц, 80 S рибосомы эукариот

, состоящие из 40 S малой и 60 S большой субчастиц, и рибосомы митохондрий и хлоропластов

, которые в общем относят к классу 70 S, однако они различаются по коэффициентам седиментации у разных групп эукариот. Малая и большая субъединицы рибосом про- и эукариот образованы молекулами рРНК и белками (см. рис. 17).

Вторичная структура рРНК образуется за счет коротких двухспиральных участков молекулы – шпилек. Около 2/3 рРНК организовано в шпильки, 1/3 – представлена однотяжевыми участками, богатыми пуриновыми нуклеотидами, с которыми преимущественно связываются белки. Белки рибосом обладают основным характером, выполняют как структурную, так и ферментативную роль.

Исследования последних лет показали, что рибосомные РНК являются не только структурными компонентами рибосом, но и обеспечивают правильное связывание их с определенной нуклеотидной последовательностью мРНК, устанавливая тем самым начало и рамку считывания при образовании полипептидной цепи. Кроме того, рРНК участвуют в обеспечении взаимодействия рибосом с тРНК.

Тесты к модулю 1 «Нуклеиновые кислоты»

1. Нуклеиновые кислоты впервые были выделены

а) Ф. Криком и Д. Уотсоном

б) М. Ниренбергом и сотр.

в) Ф. Мишером

г) Е. Чаргаффом

д) Ф. Сангером

2. Впервые доказали генетическую роль ДНК

а) Ф. Сангер и сотр.

б) Е. Чаргафф и сотр.

в) М. Эвери и сотр.

г) Ф. Крик и Д. Уотсон

д) Ф. Мишер

3. Какое открытие принадлежит Д. Уотсону и Ф. Крику?

а) хромосомная теория наследственности

б) бинарная номенклатура

в) теория эволюции

г) структурная модель молекулы ДНК

д) открытие вирусов

4. Структуру двойной спирали имеет молекула

5. Отрезок молекулы ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка, называется

6. Структурной единицей нуклеиновой кислоты является:

г) пуриновое или пиримидиновое основание;

7. Отдельные нуклеотиды в молекулах нуклеиновых кислот связаны:

а) О-гликозидной связью;

б) 3, 5-фосфодиэфирной связью;

в) N-гликозидной связью;

г) a -1,4-гликозидной связью;

д) b -1,4-гликозидной связью

8. Основания в нуклеиновой кислоте связаны с углеводом:

а) О-гликозидной связью;

6) 3, 5-фосфодиэфирной связью;

в) N-гликозидной связью;

г) a -1,4-гликозидной связью;

д) b -1,4-гликозидной связью

9. Назовите пуриновые основания

, пиримидиновые основания

:

10. Перечислите основания, входящие только в РНК

, только в ДНК

, в обе нуклеиновые кислоты

:

11. В состав ДНК входят все основания, кроме:

12. В состав РНК входят все основания, кроме:

13. Спаривание оснований в ДНК осуществляется за счет образования:

а) 3′-5′-фосфодиэфирной связи;

б) водородных связей

в) ионных связей

г) ван-дерваальсовых сил;

д) гидрофобных связей

14. Тимин в цепи ДНК комплементарен

15. Цитозин в цепи ДНК комплементарен

16. Если одна цепь ДНК содержит фрагмент Г-Ц-Ц-А-А-Т-Г-Ц-А-Ц, то вторая цепь:

17. Если одна цепь ДНК содержит фрагмент Ц-Т-Г-Т-А-А-Т-А-Т-Г, то вторая цепь:

18. Если одна цепь ДНК содержит фрагмент Т-Ц-Г-Г-Т-Г-Т-Ц-А-А, то вторая цепь:

19. Если содержание аденина в ДНК составляет 10 %, то содержание цитозина составит:

а) 10 %

б) 20 %

в) 15 %

г) 40 %

д) 30 %

20. Выберите все, что характерно для ДНК:

а) молекулярная масса млн дальтон и выше;

г) небольшая молекулярная масса,

д) содержит урацил;

е) содержат тимин;

ж) содержит рибозу;

з) содержит дезоксирибозу

21. Выберите все, что характерно для РНК:

а) молекулярная масса млн дальтон и выше;

г) небольшая молекулярная масса;

д) содержит урацил;

е) содержит тимин;

ж) содержит рибозу;

з) содержит дезоксирибозу

22. Выберите все, что характерно для РНК

и для ДНК

:

а) молекулярная масса млн дальтон и выше;

г) небольшая молекулярная масса;

д) содержит урацил;

е) содержит тимин;

ж) содержит рибозу;

з) содержит дезоксирибозу

23. В молекуле ДНК (В-форма) на один виток спирали приходится следующее количество нуклеотидов:

24. Для ДНК характерно все, кроме:

а) количество А и Т одинаково;

б) количество Г и Ц одинаково;

в) одна полинуклеотидная цепь комплементарна другой;

г) нуклеотидная последовательность одной цепы идентична нуклеотидной последовательности другой;

д) полинуклеотидные цепи антипараллельны

25. Выберите все, что характерно для двойной спирали ДНК:

а) цепи параллельны;

б) цепи антипараллельны;

в) закручена в правую сторону;

г) закручена в левую сторону;

д) цепи комплементарны;

е) диаметр спирали 5,0 нм;

ж) диаметр спирали 2,0 нм

26. Значение ДНК заключается в том, что она:

а) участвует в синтезе белка на рибосоме;

б) является носителем генетической информации;

в) участвует в переносе информации в цитоплазму,

г) регулирует трансляцию;

д) все утверждения верны

27. Подберите к перечисленным функциям, обозначенным буквами, соответствующий вид нуклеиновой кислоты, обозначенный цифрами:

а) осуществляет передачу генетической информации;

б) являются структурными компонентами рибосом;

в) выполняют адапторную функцию;

г) служат матрицами для синтеза белка;

д) служат матрицами для синтеза РНК;

28. Универсальной пространственной структурой тРНК является модель

а) «клеверного листа»

б) «ключа и замка»

в) «руки и перчатки»

г) «цинковых пальцев»

29. Нуклеопротеиновая частица, играющая важную роль в упаковке и организации ДНК в ядре, называется

30. Ядро нуклеосомы составляют

а) негистоновые белки

б) белок убиквитин

в) гистоновые белки

г) семейство сайт-специфических белков типа «цинковых пальцев»

д) все перечисленное

31. Последовательности ДНК, связывающие нуклеосомы, называются

г) сателлитной ДНК

д) эгоистичной ДНК

32. Расхождение цепей в двухцепочечной ДНК – это

Все живые клетки содержат
и
(ДНК и РНК).

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, которые являются носителями генетической (наследственной) информации. 

Эти вещества хранят в закодированном виде, воспроизводят и передают информацию о первичной структуре всех белков, необходимых данному организму.

Строение молекул нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты являются биологическими полимерами, состоящими из  нуклеотидов
.

Нуклеотид — это вещество, образованное из  азотистого основания, 
моносахарида (пентозы)
и остатка фосфорной кислоты
.

В состав нуклеотидов может входить два вида пентоз — рибоза
и дезоксирибоза
. В РНК содержится рибоза, а в ДНК — дезоксирибоза.

Азотистых оснований обнаружено пять: аденин
, тимин
, цитозин
, гуанин
и урацил
. В обеих нуклеиновых кислотах есть аденин, цитозин и гуанин. Четвёртое основание в молекулах ДНК — это тимин, а в РНК — урацил.

Рис. \(1\)
. Состав ДНК и РНК

Нуклеотиды соединены в цепи за счёт связей между углеводом одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого. Азотистые основания остаются сбоку от цепи.

Есть ешё одно отличие нуклеиновых кислот: молекулы РНК
состоят из одной полинуклеотидной цепи
, а молекулы ДНК
— из двух
.

<img alt="2 .png» src=»https://8b08ab88-ee1b-4b04-9ae9-321e0da71ae2.selcdn.net/609619e7-0e7c-42a9-b6d9-0c05348a4d7a/230w501.png» sizes=»(max-width: 501px) 100vw, 501px» srcset=»https://8b08ab88-ee1b-4b04-9ae9-321e0da71ae2.selcdn.net/609619e7-0e7c-42a9-b6d9-0c05348a4d7a/230w501.png 501w, https://8b08ab88-ee1b-4b04-9ae9-321e0da71ae2.selcdn.net/32afe3fc-88e4-4bed-92bd-2efb0a553bcf/230w902.png 902w»>

Рис. \(2\)
. Строение ДНК

В ДНК две цепи удерживаются вместе за счёт водородных связей между нуклеотидами аденином и тимином, цитозином и гуанином. Молекулы этих оснований соответствуют друг другу по размерам и расположению атомов. Такое соответствие называют комплементарностью
. Между аденином и тимином образуется две водородные связи, а между цитозином и гуанином — три. 

Двойная молекула ДНК закручивается в виде спирали. Один виток спирали состоит из \(10\) нуклеотидов и имеет длину \(3,4\) нм.

Особое строение нуклеиновых кислот встречается у вирусов — у них бывают одноцепочечные ДНК и двухцепочечные РНК.

В клетках присутствует три вида молекул РНК: информационные, или матричные ( иРНК
, или мРНК
), рибосомные ( рРНК
) и транспортные ( тРНК
). Каждый вид РНК выполняет свою функцию в процессе синтеза белка.

Нуклеиновые кислоты открыты в \(1868\) году Ф. Мишером, а пространственное строение молекулы ДНК смоделировано Дж. Уотсоном и Ф. Криком в \(1953\) г.

Молекулы нуклеиновых кислот построены из нуклеотидов
. Каждый нуклеотид образуется в результате взаимодействия трёх компонентов: азотистого основания
, моносахарида пентозы
и фосфорной кислоты
.

Компоненты нуклеотида соединены между собой ковалентными связями; азотистое основание и фосфорная кислота присоединяются к разным углеродным атомам молекулы углевода.

Рис. \(1\). Строение нуклеотида

В нуклеотидах ДНК содержится моносахарид дезокси
рибоза
, а в нуклеотидах РНК — рибоза
.

Рис. \(2\). Строение углеводов
 

В состав нуклеиновых кислот входит пять азотистых оснований. Два из них относятся к пуриновым основаниям (аденин и гуанин), три (цитозин, тимин, урацил) — к пиримидиновым.

Рис. \(3\). Азотистые основания

Аденин, цитозин и гуанин содержатся и в ДНК, и в РНК. Тимин есть только в ДНК, а урацил — только в РНК.

Значит, в ДНК содержатся адениновый, гуаниновый, цитозиновый и тиминовый нуклеотиды, а в РНК нет тиминового, но есть урациловый. Нуклеотиды часто обозначают сокращённо первыми буквами их названий: А, Ц, Г, Т, У.

Важной особенностью нуклеиновых кислот является  комплементарность
азотистых оснований.

Комплементарность — это соответствие, взаимодополнение пространственного строения молекул.

Между комплементарными основаниями двух цепочек ДНК возникают водородные связи. Аденин и тимин, цитозин и гуанин соответствуют друг другу по размерам молекул и строению. Между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между цитозином и гуанином — три.

Рис. \(4\). Комплементарность нуклеотидов

Комплементарность имеет важное значение в функционировании клетки. Она лежит в основе строения двойной спирали ДНК. Комплементарность обеспечивает самоудвоение ДНК и переписывание информации с ДНК на иРНК, а также процесс сборки белковых молекул в рибосомах.

Отдельные нуклеотиды в молекуле нуклеиновых кислот связаны

Б)
3,5 –фосфодиэфирной связью

В)
N
– гликозидной связью

Г)
ά
–1,4 –гликозидной связью

Д)
ß –1,4 –гликозидной связью

2.
На один виток двойной спирали ДНК,
находящейся в В-форме, приходится
следующее число пар оснований:

3.
Минорными нуклеозидами являются:

4.
Если одна цепь ДНК содержит фрагмент
Г-Ц-Ц-А-А-Т-Г-Ц-А-Ц, то вторая цепь:

5.
Если содержание остатков тимина (от
общего числа остатков) ДНК составляет
20%, то содержание гуанина составит:

6.
Выберите все, что характерно для РНК

и для ДНК

.

А)
молекулярная масса млн дальтон и выше,

Г)
небольшая молекулярная масса

7.
Структурная единица нуклеиновой кислоты
является:

Г)
пуриновое или пиримидиновое основание

8.
Значение ДНК заключается в том, что она:

А)
участвует в синтезе белка на рибосоме

Б)
является носителем генетической
информации

В)
участвует в переносе информации в
цитоплазму

Д)
все утверждения верны

9.
Для ДНК характерно все, кроме:

А)
количество А и Т одинаково

Б)
количество Г и Ц одинаково

В)
одна полинуклеотидная цепь комплементарна
другой

Г)
нуклеотидная последовательность одной
цепи идентична нуклеотидной
последовательности другой

Д)
полинуклеотидные цепи антипараллельны

10.
В процессе репликации участвуют все
ферменты, кроме:

11.
Укажите для процесса репликации матрицу:

А)
специфическая последовательность ДНК,
определяющая начаться синтез РНК

Б)
затравка для ДНК-полимеразы

В)
последовательность ДНК, определяющая
куда должен присоединиться репрессор

Г)
последовательность ДНК, кодирующая
рРНК

Д)
специфическая последовательность ДНК,
определяющая конец синтеза РНК

13.
Назовите субстраты для процесса
трансляции:

14.
Оперон – это:

А)
единица координированной генетической
экспрессии у бактерий

Б)
участок ДНК для связывания гормонов

Г)
участок терминации транскрапции

Д)
участок ДНК, кодирующий один белок

15.
Вырожденный генетический код это:

В)
Некодирующие фрагменты ДНК

Г)
Кодирование одной аминокислоты двумя
и более триплетами

Д)
Кодирование одной аминокислоты одним
триплетом

Е)
Кодирование двух разных белков одной
и той же последовательностью ДНК

16.
Перекрывающийся код это:

А)
Незначительно перекрывающийся код

В)
Некодирующие фрагменты ДНК

Г)
Кодирование одной аминокислоты двумя
и более триплетами

Д)
Кодирование одной аминокислоты одним
триплетом

Е)
Кодирование двух разных белков одной
и той же последовательностью ДНК

А)
Участие мРНК в процессе трансляции

Б)
Участие iРНК
в процессе обратной транскрипции

Г)
Дефрагментация генов первичного
транскрипта

Д)
Твердофазный синтез iРНК
с заданной первичной структурой

А)
Специфические структуры, образованные
гистонами и ДНК

Б)
Рибосомы, образующие комплексы с мРНК

B)
Особый вид сферосом

Г)
Синоним термину «хромосомы»

19.
Цитоплазматическая наследственность
может быть связана с:

Б)
Концевые последовательности ДНК хромосом
эукариот

В)
Фланкирующие последовательности
прокариотических генов

Г)
Некодирующие последовательности ДНК

Д)
Участки ДНК, содержащие перекрывающийся
код

21.
Специфичность генетического кода
состоит в:

А)
кодировании аминокислот более чем двумя
различными триплетами;

Б)
кодировании каждым триплетом только
одной аминокислоты;

В)
наличии единого кода для всех живущих
на земле существ.

Г)
различии кода между эукариотами и
прокариотами

22.
Вырожденность генетического кода –
это:

А)
кодирование одним триплетом только
одной аминокислоты;

Б)
кодирование одним триплетом одной либо
нескольких аминокислот;

В)
кодирование одной аминокислоты
несколькими триплетами.

Г)
колирование аминокислоты инициирующим
или терминирующим триплетом

23.
Универсальность генетического кода –
это:

А)
наличие единого кода для всех существ
на Земле;

Б)
кодирование одним триплетом одной либо
нескольких аминокислот;

В)
кодирование одной аминокислоты
несколькими триплетами.

Г)
универсальность химической структуры
ДНК для всех существ на Земле

24.
Возможных триплетов, кодирующих
аминокислоты:

25.
Информация о строении белка передается
в цитоплазму:

26.
С рибосомой взаимодействует петля
транспортной РНК:

27.
Процессинг – это:

Г)
Элонгация в процессе трансляции

28.
Транскрипция – это:

А)
Процесс самокопирования ДНК с образованием
двух идентичных дочерних молекул;

Б)
Процесс переписывания информации,
содержащейся в РНК, в форме ДНК.

В)
Процесс переписывания информации,
содержащейся в ДНК, в форме РНК.

29.
Основной фермент транскрипции:

30.
Сходство процессов репликации и
транскрипции заключается в том, что:

А)
синтез дочерних молекул осуществляется
в направлении 5′ 
3′;

Б)
движущая сила – гидролиз пирофосфата;

В)
верны первые два варианта ответа.

Г)
не верен ни один вариант ответа

31.
Отличие процессов репликации и
транскрипции:

А)
при репликации материнская двойная
спираль ДНК разрушается, а при транскрипции
– сохраняется;

Б)
для функционирования основного фермента
репликации необходимы ионы Mg2+, а
транскрипции – Fe2+;

В)
в активном центре полимеразы транскрипции
находятся ионы Zn, а репликации – Li.

Г)
В ходе транскрипции образуются фрагменты
Оказаки, а в ходе репликации – нет

32.
В процессе транскрипции участвует:

А)
только одна из двух цепей материнской
молекулы ДНК – смысловая;

Б)
только одна из двух цепей материнской
молекулы ДНК – антисмысловая;

В)
любая из двух цепей материнской молекулы
ДНК.

Г)
Одновременно две цепи материнской
молекулы ДНК.

33.
Участок ДНК, с которым связывается
РНК-полимераза, называется:

34.
В закрытом комплексе РНК-полимеразы и
материнской цепи ДНК:

А)
цепь ДНК расплетена;

Б)
цепь ДНК не расплетена;

В)
цепь ДНК разрушена.

Г)
цепь РНК разрушена

35.
Кодон инициации – участок цепи,
определяющий:

А)
конец синтеза мРНК;

Б)
начало транскрипции РНК;

В)
последовательность нуклеотидов в РНК.

Г)
начальный участок перекрывания кода
ДНК

36.
Терминация осуществляется в результате:

А)
замедления движения РНК-полимеразы;

Б)
ускорения движения РНК-полимеразы;

В)
сплетения цепей материнской молекулы
ДНК.

Г)
расхождения цепей материнской молекулы
ДНК

37.
В результате транскрипции образуется:

А)
только матричная РНК;

Б)
только транспортная РНК;

В)
все типы РНК клетки.

38.
Синтез белка обозначают термином:

39.
Основной фермент трансляции:

40.
При активации аминокислота:

А)
присоединяется к тРНК;

В)
верны оба варианта ответа

Г)
не верен ни один ответ из трех предыдущих

41.
Рибосомы в процессе трансляции соединяются
в структуру, называемую:

42.
К аминоацильному участку рибосомы во
время трансляции может присоединяться:

А)
только инициаторная т РНК;

Б)
все т РНК, несущие аминокислоту;

В)
все т РНК, несущие аминокислоту, кроме
инициаторной.

43.
Участок на большой субчастице рибосомы,
где локализуется строящийся пептид,
называется:

44.
Процесс элонгации в трансляции – это:

А)
начало синтеза белка;

Б)
удлинение полипептидной цепи белка;

В)
окончание синтеза белка;

Г)
удлинение растущей цепи мРНК

45.
Укажите последовательность стадий
синтеза белка:

А)
инициация рибосомального цикла;

Г)
элонгация рибосомального цикла;

Д)
терминация рибосомального цикла;

46.
Укажите последовательность номеров
процессов, идущих на начальной стадии
элонгации эукариотического рибосомального
цикла:

А)
пептидная связь образуется при участии
пептидилтрансферазы, образуется
дипептид;

Б)
в А-сайте находится метионил-тРНК;

В)
в Р-сайт присоединяется первая
аминоацил-тРНК, соединенная с ФЭ-1 и ГТФ;

Г)
тРНК теряет связь с аминокислотным
радикалом и покидает Р-сайт;

Д)
пептидилтранслоказа, ФЭ-2 и энергия ГТФ
участвует в перемещении рибосомы на 1
триплет;

Е)
в А-сайт присоединяется вторая
аминоацил-тРНК;

Ж)
А-сайт становится свободным.

Соседние файлы в папке МБХpride

В клетках живых организмов содержатся молекулы нуклеиновых кислот — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).

Нуклеиновые кислоты — это полинуклеотиды, то есть биологические полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

ДНК и РНК выполняют в клетках особые функции, которые не присущи другим веществам, — они хранят и воспроизводят информацию о строении белков. Информация зашифрована, одному аминокислотному остатку в молекуле белка соответствует определённый триплет нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты.

ДНК — важнейшее из веществ, содержащихся в живых клетках. Молекулы ДНК хранят наследственную (генетическую) информацию о составе и строении всех белков, необходимых для функционирования организма.

Молекулы ДНК обладают способностью к самоудвоению. Самоудвоение ДНК происходит перед делением клетки и называется репликацией
. В результате этого процесса образуются две точные копии исходной молекулы.

Рис. \(1\). Репликация ДНК

Самоудвоение ДНК лежит в основе процессов размножения. Оно обеспечивает передачу наследственной информации потомству.

Реализация информации, закодированной в ДНК, осуществляется в процессе биосинтеза белка, и в ней участвуют молекулы РНК. 

Существует три вида таких молекул: информационные (матричные) (иРНК), рибосомные (рРНК), транспортные (тРНК).

Каждый вид РНК выполняет определённую функцию.

• Информационные РНК переписывают с фрагмента ДНК информацию о строении определённого белка, а затем служат матрицей для сборки полипептидной цепи; иРНК образуется, когда в клетке требуется какой-нибудь из белков.
• Рибосомные РНК выполняют структурную функцию, они входят в состав рибосом (органоидов, осуществляющих биосинтез белка).
• Транспортные РНК доставляют аминокислоты к месту синтеза белка. Каждая тРНК переносит в функциональный центр рибосомы одну определённую аминокислоту.

Процесс биосинтеза состоит из двух этапов: транскрипции и трансляции.

Рис. \(2\). Этапы биосинтеза белка

Транскрипция — переписывание информации о строении белка с ДНК на иРНК.

Трансляция — перевод информации с иРНК в первичную структуру белка.

Более подробно процесс биосинтеза белка рассматривается в курсе биологии в теме  «Синтез белка»
.

Рис. 1. Репликация ДНК, https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/dna-replication-on-white-isolated-education-518748811.

Рис. 2. Этапы биосинтеза белка, https://image.shutterstock.com/image-vector/dna-replication-protein-synthesis-transcription-600w-1040732464.jpg

Строение нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты – это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды),
которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организ­мах. Молекулярная масса нуклеиновых кислот может меняться от 100 тыс. до 60 млрд. Они были открыты и выделены из клеточных ядер еще в XIX веке, однако их биологическая роль была выяснена только во второй половине XX века.

Строение нуклеиновых кислот можно установить, анализируя продукты их гидролиза. При полном гидролизе нуклеиновых кислот образуется смесь пиримидиновых и пуриновых оснований, моноса­харид (β-рибоза или β-дезоксирибоза) и фосфорная ки­слота. Это означает, что нуклеиновые кислоты построены из фраг­ментов этих веществ.

При частичном гидролизе нуклеиновых кислот образуется смесь нуклеотидов.

Нуклеотид
– основная структурная единица нуклеиновых ки­слот, их мономерное звено, молекулы которых построены из остатков фосфорной кислоты, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и азотистого основания (пуринового или пиримидинового).

Остаток фосфорной кислоты связан с 3-м или 5-м атомом углерода моносахарида, а ос­таток основания – с первым атомом углерода моносахарида. Об­щие формулы нуклеотидов:

где X = ОН для рибонуклеотидов,
построенных на основе рибозы, и X = Н для дезоксирибонуклеотидов,
построенных на основе дезокскрибозы. В зависимости от типа азотистого основания, различают пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды.

Нуклеиновые кислоты, состоящие из рибонуклеотидов, называют рибонуклеиновыми кислотами (РНК).
Нуклеиновые кислоты, состоящие из дезоксирибонуклеотидов, на­зывают дезоксирибонуклеиновыми кислотами (ДНК).
В состав молекул ДНК входят нуклеотиды, содержащие аденин, гуанин, цитозин и тимин. В состав мо­лекул РНК входят нуклеотиды, содержащие основания аденин, гуа­нин, цитозин и урацил (вместо тимина).

Для обозначения ос­нований используют однобуквенные сокращения: аденин – А, гуанин – G, тимин – Т, цитозин – С, урацил – U.

Свойства ДНК и РНК определяются последовательностью осно­ваний в полинуклеотидной цепи и пространственным строением це­пи. Последовательность оснований содержит генетиче­скую информацию, а остатки моносахаридов и фосфорной кислоты играют структурную роль (носители оснований).

При частичном гидролизе нуклеотидов отщепляется остаток фосфорной кислоты, и образуются нуклеозиды,
молекулы которых состоят из остатка пуринового или пиримидинового основания, свя­занного с остатком моносахарида – рибозы или дезоксирибозы Ниже приведены структурные формулы основных пуриновых и пиримидиновых нуклеозидов:

В молекулах ДНК и РНК отдельные нуклеотиды связаны в еди­ную полимерную цепь за счет образования сложноэфирных связей между остатками фосфорной кислоты и гидроксильными группами при 3-м и 5-м атомах углерода моносахарида.

Пространственная структура
полинуклеотидных цепей ДНК и РНК была определена методом рентгеноструктурного анализа. Од­ним из самых крупных открытий биохимии XX века оказалась мо­дель трехмерной структуры ДНК, которую предложили в 1953 г Дж. Уотсон и Ф. Крик. Эта модель состоит в следующем.

1. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль и состо­ит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в противополож­ные стороны вокруг общей оси.

2. Пуриновые и пиримидиновые основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы – снаружи.

3. Диаметр спирали 20 Л (2 нм), расстояние между соседними основаниями вдоль оси спирали 3,4 А, они повернуты относительно друг друга на 36°. Таким образом, на полный виток спирали (360°) приходится 10 нуклеотидов, что соответствует длине спирали по оси 34 А.

Две спирали удерживаются вместе водородными связями ме­жду парами оснований. Важнейшее свойство ДНК – избиратель­ность в образовании связей (комплементарность).
Размеры основа­ний и двойной спирали подобраны в природе таким образом, что тимин (Т) образует водородные связи только с аденином (А), а цитозин (С) – только с гуанином (G). Обратите внимание на то, что в первой паре оснований две водородные связи, а во второй паре – три.

Схема образования водородных связей в молекуле ДНК

Таким образом, две спирали в молекуле ДНК комплементарны друг другу. Последовательность нуклеотидов в одной из спиралей однозначно определяет последовательность нуклеотидов в другой.

В каждой паре оснований, связанных водородными связями, од­но из оснований – пуриновое, а другое – пиримидиновое. Отсюда следует, что общее число остатков пуриновых оснований в молекуле ДНК равно числу остатков пиримидиновых оснований.

Двухспиральная структура ДНК с комплементарными полинуклеотидными цепями обеспечивает возможность самоудвоения ( реп­ликации
)
этой молекулы. Этот сложный процесс можно упрощенно представить следующим образом.

Перед удвоением водородные связи разрываются, и две цепи раскручиваются и расходятся. Каждая цепь затем служит матрицей для образования на ней комплементарной цепи.

Таким образом, после репликации образуются две дочерние мо­лекулы ДНК, в каждой из которых одна спираль взята из родитель­ской ДНК, а другая (комплементарная) синтезирована заново. Син­тез новых цепей происходит с участием фермета ДНК-полимеразы.

Длина полинуклеотидных цепей ДНК практически неограничена. Число пар оснований в двойной спирали может меняться от не­скольких тысяч у простейших вирусов до сотен миллионов у чело­века. Каждой тысяче пар оснований соответствует длина оси спирали (называемая контурной длиной) 3400 А и молекулярная масса примерно 660 тыс.

В отличие от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи. Число нуклеотидов в цепи колеблется от 75 до не­скольких тысяч, а молекулярная масса РНК может изменяться в пределах от 25 тыс. до нескольких млн.

Полинуклеотидная цепь РНК не имеет строго определенной структуры. Она может складываться сама на себя и образовывать отдельные двухцепочечные участки с водородными связями между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями.

Водородные связи в РНК не подчиняются таким строгим прави­лам, как в ДНК. Так, гуанин (G) может образовывать водородные связи как с урацилом (U), так и с цзатозином (С). Поэтому двухцепо­чечные участки РНК некомплементарны, и нуклеотидный состав РНК может меняться в широких пределах.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Нуклеиновые кислоты — это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды), которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организмах. Молекулярная масса нуклеиновых кислот может меняться от 100 тыс. до 60 млрд. Строение нуклеиновых кислот можно установить, анализируя продукты их гидролиза. При полном гидролизе нуклеиновых кислот образуется смесь пиримидиновых и пуриновых оснований, моносахарид (β-рибоза или β-дезоксирибоза ) и фосфорная кислота. Это означает, что нуклеиновые кислоты построены из фрагментов этих веществ.

β-рибоза β-дезоксирибоза

(C ₅
H ₁₀
O ₅
) (C ₅
H ₁₀
O ₄
)

Циклические формулы моносахаридов, входящих в состав нуклеиновых кислот

При частичном гидролизе нуклеиновых кислот образуется смесь нуклеотидов, молекулы которых построены из остатков фосфорной кислоты, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и азотистого основания (пуринового или пиримидинового). Остаток фосфорной кислоты связан с 3-м или 5-м атомом углерода моносахарида, а остаток основания — с первым атомом углерода моносахарида. Общие формулы нуклеотидов:

где X = ОН для рибонуклеотидов, построенных на основе рибозы, и X = Н для дезоксирибонуклеотидов, построенных на основе дезоксирибозы. В зависимости от типа азотистого основания, различают пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды.

Нуклеотид — основная структурная единица нуклеиновых кислот, их мономерное звено. Нуклеиновые кислоты, состоящие из рибонуклеотидов, называются рибонуклеиновые кислоты (РНК). Нуклеиновые кислоты, состоящие из дезоксирибонуклеотидов, называются дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). В состав молекул РНК входят нуклеотиды, содержащие основания аденин, гуанин, цитозин и урацил. В состав молекул ДНК входят нуклеотиды, содержащие аденин, гуанин, цитозин и тимин. Для обозначения оснований используют однобуквенные сокращения: аденин — А, гуанин — G, тимин — Т, цитозин — С, урацил — U.

Свойства ДНК и РНК определяются последовательностью оснований в полинуклеотидной цепи и пространственным строением цепи . Последовательность оснований содержит генетическую информацию, а остатки моносахаридов и фосфорной кислоты играют структурную роль.

При частичном гидролизе нуклеотидов отщепляется остаток фосфорной кислоты и образуются нуклеозиды, молекулы которых состоят из остатка пуринового или пиримидинового основания, связанного с остатком моносахарида — рибозы или дезоксирибозы. Ниже приведены структурные формулы основных пуриновых и пиримидиновых нуклеозидов.

В молекулах ДНК и РНК отдельные нуклеотиды связаны в единую полимерную цепь за счет образования сложноэфирных связей между остатками фосфорной кислоты и гидроксильными группами при 3-м и 5-м атомах углерода моносахарида. Пространственная структура полинуклеотидных цепей ДНК и РНК была определена методом рентгеноструктурного анализа.

1. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль и состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в противоположные стороны вокруг общей оси.

2. Пуриновые и пиримидиновые основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы — снаружи.

3. Две спирали удерживаются вместе водородными связями между парами оснований. Важнейшее свойство ДНК — избира­тельность в образовании связей (правило комплементарности) : тимин (Т) образует водородные связи только с аденином (А) (две водородные связи), а цитозин (С) — только с гуанином (G) (три водородные связи).

Таким образом, две спирали в молекуле ДНК комплементарны друг другу. Последовательность нуклеотидов в одной из спиралей однозначно определяет последовательность нуклеотидов в другой спирали. В каждой паре оснований, связанных водородными связями, одно из оснований — пуриновое, а другое — пиримидиновое. От­сюда следует, что общее число остатков пуриновых оснований в молекуле ДНК равно числу остатков пиримидиновых оснований. Двухспиральная структура ДНК с комплементарными полинуклеотидными цепями обеспечивает возможность самоудвоения (репликации) этой молекулы. В отличиt от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи. Число нуклеотидов в цепи колеблется от 75 до нескольких тысяч, а молекулярная масса РНК может изме­няться в пределах от 2500 до нескольких млн. Полинуклеотидная цепь РНК не имеет строго определенной структуры. Она может складываться сама на себя и образовывать отдельные двухцепочечные участки с водородными связями между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями