Краткое содержание: Параграф § 6 / Биология 9 класс Часть 1

Нуклеиновые кислоты: ключевые биополимеры

Параграф посвящен нуклеиновым кислотам (НК) — важнейшим биополимерам, выполняющим ключевые функции в живых организмах, а именно хранение, реализацию и передачу наследственной информации. Впервые НК были выделены швейцарским ученым Фридрихом Мишером из ядер лейкоцитов в 1868 году, и он назвал это вещество нуклеином, позднее переименованным в нуклеиновую кислоту.

Мономеры нуклеиновых кислот – нуклеотиды

Нуклеиновые кислоты являются полимерами, мономеры которых – нуклеотиды. Каждый нуклеотид имеет сложную структуру, состоящую из трех компонентов:

• азотистого основания;
• моносахарида пентозы (дезоксирибозы или рибозы);
• остатка фосфорной кислоты.

Для обозначения нуклеотидов используют сокращения, образованные первой буквой соответствующего азотистого основания: А (аденин), Г (гуанин), Ц (цитозин), Т (тимин) или У (урацил). Азотистые основания подразделяются на две группы: пуриновые (А, Г) и пиримидиновые (Ц, Т, У).

Типы нуклеиновых кислот и их состав

Различают два основных типа НК: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК).

В состав ДНК входят азотистые основания А, Г, Ц, Т и моносахарид дезоксирибоза. ДНК находится преимущественно в ядре клетки и является главным носителем наследственной информации.

В состав РНК входят азотистые основания А, Г, Ц, У и моносахарид рибоза. РНК находится в ядре и цитоплазме и участвует в процессах синтеза белка. Существуют три основных типа РНК, различающихся функциями, размерами и структурой: рибосомальная (рРНК), транспортная (тРНК) и матричная (мРНК) (или информационная – иРНК).

Структура ДНК: двойная спираль и принцип комплементарности

Молекула ДНК представляет собой двухцепочечный полинуклеотид, скрученный в двойную спираль. Полинуклеотидные цепи состоят из чередующихся остатков дезоксирибозы и фосфорной кислоты, образующих сахарофосфатный остов, расположенный по периферии молекулы, а азотистые основания направлены внутрь спирали.

Цепи ДНК соединяются друг с другом водородными связями по принципу комплементарности, открытому Эрвином Чаргаффом:

• аденин (А) всегда комплементарен тимину (Т) (соединяются двумя водородными связями);
• гуанин (Г) всегда комплементарен цитозину (Ц) (соединяются тремя водородными связями).

На основе правила Чаргаффа: содержание пуриновых оснований равно содержанию пиримидиновых оснований, т.е. \( A + G = T + C \) , и \( A = T \), \( G = C \). Полинуклеотидные цепи ДНК являются комплементарными (дополняющими друг друга) и антипараллельными (направлены в противоположные стороны).

Модель двойной спирали ДНК была предложена в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком.

Структура РНК

Молекула РНК, в отличие от ДНК, представляет собой, как правило, одноцепочечный полинуклеотид, построенный из рибонуклеотидов.

Функции ДНК и РНК

Основная функция ДНК – хранение наследственной информации о первичной структуре белков в виде генетического кода. ДНК также обеспечивает передачу наследственной информации дочерним клеткам при делении.

Функции РНК в клетке многообразны и связаны с реализацией наследственной информации:

• мРНК (иРНК) – переносит генетическую информацию о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка (рибосомам);
• рРНК – входит в состав рибосом, являясь основным структурным компонентом аппарата синтеза белка;
• тРНК – транспортирует аминокислоты к рибосомам, обеспечивая правильное включение их в полипептидную цепь.

Ключевые понятия и фигуры:

• Нуклеиновые кислоты (НК): Биополимеры, которые хранят, реализуют и передают наследственную информацию в клетке.
• Нуклеотид: Мономер нуклеиновых кислот, состоящий из азотистого основания, моносахарида (пентозы) и остатка фосфорной кислоты.
• Азотистые основания:
  • Пуриновые: Аденин (А), Гуанин (Г).
  • Пиримидиновые: Цитозин (Ц), Тимин (Т) – в ДНК; Урацил (У) – в РНК.
• Пентозы:
  • Дезоксирибоза: В ДНК.
  • Рибоза: В РНК.
• ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота): Двухцепочечный полинуклеотид, хранящий наследственную информацию; находится в ядре.
• РНК (Рибонуклеиновая кислота): Одноцепочечный полинуклеотид, участвующий в синтезе белка; находится в ядре и цитоплазме. Типы: рРНК (рибосомальная), тРНК (транспортная), мРНК/иРНК (матричная/информационная).
• Принцип комплементарности: Соответствие азотистых оснований в ДНК: \( A \) – \( T \) , \( G \) – \( C \) . В РНК \( A \) – \( U \).
• Правило Чаргаффа: В ДНК количество \( A \) равно \( T \), а количество \( G \) равно \( C \); сумма пуринов равна сумме пиримидинов: \( A + G = T + C \).
• Фридрих Мишер (1868): Швейцарский врач, впервые выделивший нуклеиновые кислоты.
• Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик (1953): Американский и английский биологи, создавшие модель двойной спирали ДНК.
• Эрвин Чаргафф: Биохимик, сформулировавший закономерности соотношения азотистых оснований в ДНК.