Тестов РА 0901. Нуклеиновые кислоты
реклама
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.
