Тема урока: «ДНК и РНК» — 10 класс Презентацию подготовила преподаватель биологии и химии ГИЭФПТ г. Гатчина Презентацию подготовила преподаватель биологии. — презентация


Определение ДНК

Нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты пред­став­ля­ют собой вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ные ли­ней­ные по­ли­ме­ры. Так как со­дер­жа­ние нук­ле­и­но­вых кис­лот боль­ше всего в ядре, то они по­лу­чи­ли свое на­зва­ние от ла­тин­ско­го слова nucleus («ядро», лат.). Впро­чем, нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты со­дер­жат­ся не толь­ко в ядре, где, без­услов­но, их боль­ше всего, но и в хло­ро­пла­стах и ми­то­хон­дри­ях (рис. 1).

Рис. 1. Ор­га­нел­лы, в ко­то­рых со­дер­жит­ся ДНК

Нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты яв­ля­ют­ся био­по­ли­ме­ра­ми, ко­то­рые со­сто­ят из мо­но­ме­ров – нук­лео­ти­дов. Мо­ле­ку­ла нук­лео­ти­да со­сто­ит из трех со­став­ных ча­стей: из пя­ти­уг­ле­род­но­го са­ха­ра – пен­то­зы, из азо­ти­сто­го ос­но­ва­ния и остат­ка фос­фор­ной кис­ло­ты (рис. 2).

Рис. 2. Нук­лео­ти­ды

Сахар, вхо­дя­щий в со­став нук­лео­ти­да, пред­став­ля­ет собой пен­то­зу, то есть он яв­ля­ет­ся пя­ти­уг­ле­род­ным са­ха­ром. В за­ви­си­мо­сти от вида пен­то­зы (дез­ок­си­ри­бо­за или ри­бо­за) раз­ли­ча­ют мо­ле­ку­лы ДНК и РНК (рис. 3).

Рис. 3. Хи­ми­че­ский со­став нук­лео­ти­дов

Азо­ти­стые ос­но­ва­ния. Во всех типах нук­ле­и­но­вых кис­лот: ДНК или РНК, со­дер­жат­ся ос­но­ва­ния че­ты­рех раз­ных видов (рис. 4). В ДНК: аде­нин (А), гу­а­нин (Г), ци­то­зин (Ц) и тимин (Т). В РНК вме­сто ти­ми­на (Т) ура­цил (У).

Рис. 4. Азо­ти­стые ос­но­ва­ния нук­лео­ти­дов ДНК и РНК

Фос­фор­ная кис­ло­та. Нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты яв­ля­ют­ся кис­ло­та­ми, по­то­му что в их со­став вхо­дит оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты. Об­ра­ти­те вни­ма­ние на то, что оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты при­со­еди­нен к са­ха­ру по гид­рок­силь­ной груп­пе 3’ и 5’ уг­ле­ро­дом атома (рис. 5).

Рис. 5 Фос­фо­ди­эфир­ная связь между от­дель­ны­ми нук­лео­ти­да­ми в це­поч­ке нук­ле­и­но­вой кис­ло­ты

Это очень важно для по­ни­ма­ния того, каким об­ра­зом нук­лео­ти­ды об­ра­зу­ют нук­ле­и­но­вую кис­ло­ту. Они со­еди­ня­ют­ся друг с дру­гом с по­мо­щью т. н. фос­фо­ди­эфир­ной связи.

Разработка урока по биологии на тему «Нуклеиновые кислоты» (10 класс)

Учитель биологии Бексултанова Асет Алиевна,

ГБОУ «Президентский лицей»

Биология 10 класс

Тема урока: «Нуклеиновые кислоты».

Цель урока:

познакомить учащихся с нуклеиновыми кислотами.

Задачи урока:

  • Образовательные

    :

    охарактеризовать особенности строения молекул нуклеиновых кислот как биополимеров;

  • раскрыть роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации.
  • Развивающие

    :

      развивать общеучебные умения;
  • развивать интеллектуальные умения (поиск ответов на вопросы творческого характера, задавать вопросы и составлять суждения, сравнивать, находить взаимосвязи;
  • развивать коммуникационные умения (умение понятно, кратко, точно, вежливо излагать свои мысли, задавать вопросы и отвечать на них, слушать и сосредотачивать внимание);
  • развивать умения схематично изображать участки ДНК, строить комплементарные данному.
  • Воспитательные

    :

      воспитывать у учащихся культуру общения и труда в ходе беседы, просмотра презентации и анимационного фильма, выполнения заданий;
  • воспитывать критическую и объективную самооценку знаний.
  • Тип урока:

    комбинированный.

    Оборудование:

    мультимедийный комплекс.

    ПЛАН УРОКА

    1. Организационный момент

    (1-2 мин.)

    2. Актуализация ранее изученного материала

    (5-7мин.)

    1. Клетка – наименьшая и элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов. Органоиды клетки (слайд 1)
    2. Органические и неорганические вещества в клетке (слайд 2)
    3. Тема урока: «Нуклеиновые кислоты»

    3. Изложение нового материала

    (20-25мин.)

    1. Виды нуклеиновых кислот (слайд 3)
    2. Структура молекулы ДНК (слайды 5)
    3. Строение нуклеотидов молекулы ДНК (слайды 6, 7, 8)
    4. Соединение азотистых оснований в молекуле ДНК. Принцип комплементарности (слайд 9)
    5. Соединение полинуклеотидных цепей (слайд 10)
    6. Размеры молекулы ДНК (слайд 11)
    7. Строение рибонуклеиновой кислоты. Сравнение молекулы ДНК и РНК (слайды 12, 13)
    8. Виды РНК. Взаимосвязь молекулы ДНК и РНК в клетке (слайды 14, 15, 16)

    4. Закрепление

    1. Решение задачи на комплементарность в молекуле ДНК (слайд 17) (5 мин.)
    2. Заполнение таблицы «Сравнение молекул ДНК и РНК» (слайд 18) (5 мин.)

    5. Домашнее задание

    (1 мин.)

    ХОД УРОКА

    I. Актуализация ранее изученного материала

    Слайд 1. Клетка. Органоиды клетки.

    Тема урока закрыта. Чтобы ее определить вспоминаем, что является наименьшей и элементарной единицей жизни на земле?

    Клетка

    Назовите органоиды, входящие в состав клетки (учитель подводит курсор мыши к органоиду, а дети их называют; по клику мыши открываются ответы).

    Ядро, митохондрии, эндоплазматическая сеть, рибосомы, лизосомы

    Слайд 2. Нуклеиновые кислоты.

    Тема по-прежнему закрыта от учащихся. Учитель просит назвать вещества, которые входят в состав клетки – вода, минеральные соли, белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты

    На какие две группы можно разделить все эти вещества?
    – Органические и неорганические
    Далее учащиеся распределяют названные ими вещества на группы: «Органические и неорганические вещества»
    – Органические: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислотыНеорганические: вода, минеральные соли.
    Затем учащиеся выясняют, что нуклеиновые кислоты они еще не изучали. Объявляется тема урока: «Нуклеиновые кислоты»

    II. Изложение нового материала

    Слайд 3. Виды нуклеиновых кислот

    Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах. Демонстрируется схема, показывающая, что нуклеиновых кислот известно два типа: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Открыты они были швейцарским химиком И.Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов. На слайде можно увидеть фотографию Мишера.

    Слайд 4. Структура ДНК.

    Структура ДНК была смоделирована в 1953 году в США, учеными Ф.Криком и Д. Уотсоном. Учащимся демонстрируется модель ДНК, они выясняют, что в состав нуклеиновых кислот входят такие химические элементы, как углерод, кислород, азот и фосфор.

    Слайд 5. Структура ДНК.

    Дети рассматривают 3Д модель ДНК, которую можно увидеть со всех сторон. Появляется вопрос: «Что вы можете сказать о молекуле ДНК, глядя на модель?» – Модель ДНК представляет собой двухцепочечную спираль, закрученную вокруг собственной оси.

    Появляется следующий вопрос: «Что является структурным элементом полимера?»
    – Мономер
    Далее учащиеся вспоминают, что является мономерами органических веществ: белков, жиров, углеводов?
    Мономеры белков – аминокислоты;Мономеры углеводов – моносахариды;Мономеры липидов – глицерин и жирные кислоты
    А мономером нуклеиновых кислот являются
    нуклеотиды
    Слайд 6. Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот.

    Дети видят определение: «Нуклеотид»

    Нуклеотид – химическое соединение, состоящее из остатков трех веществ: азотистого основания, пятиатомного сахара и фосфорной кислоты.

    Далее демонстрируется классификация азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот (пуриновые основания – аденин и гуанин, пиримидиновые основания – цитозин, тимин и урацил)

    Слайд 7. Строение нуклеотидов ДНК

    На слайде демонстрируются четыре разновидности нуклеотидов, входящие в состав ДНК.

    Вопрос: «Чем отличаются нуклеотиды друг от друга и чем схожи?»

    Отличаются азотистым основанием, а схожи содержанием дезоксирибозы и фосфорной кислоты.

    Слайд 8. Строение нуклеотидов.

    Дети смотрят видеофрагмент, в котором еще раз показаны пуриновые и пиримидиновые азотистые основания. ДНК – двойная спираль, следовательно, нуклеотиды двух цепочек ДНК соединены через азотистые основания водородными связями: А=Т, Г?Ц. Большое число водородных связей обеспечивает прочность соединения нитей ДНК и сохраняет ее подвижность.

    Слайд 9. Соединения азотистых оснований

    Вводится понятие « принцип комплементарности». Учащиеся вспоминают просмотренный раннее видеофрагмент и отвечают на вопросы. Азотистое основание А (аденин) одной цепочки полинуклеотида всегда связано двумя водородными связями с Т (тимином), а Г (гуанин) – тремя водордными связями с Ц (цитозином) противоположной полинуклеотидной цепочки. (А) комплементарен (Т), а (Г) комплементарен (Ц), то есть подходят друг к другу как ключ к замку.

    Далее учащиеся вспоминают, какие связи возникают между азотистыми основаниями?

    Водородные.

    (На рисунке эти связи выделяются цветом)

    Слайд 10. Соединения полинуклеотидных цепей ДНК

    Учащиеся рассматривают схему строения молекулы ДНК. Называют составные части нуклеотида

    Дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты, азотистое основание (А, Т, Г или Ц).

    Еще раз находят водородные связи в молекуле. И отмечают, что есть еще соединения в молекуле между углеводом одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты соседнего нуклеотида. Учитель разъясняет, что это прочные фосфодиэфирные связи.

    Слайд 11. Молекула ДНК

    Демонстрируется двойная спираль ДНК. Обращается внимание детей на то, что сахарофосфатные группировки нуклеотидов находятся снаружи, а комплементарно связанные нуклеотиды – внутри. Цепи нуклеотидов образуют правозакрученные объемные спирали по 10 пар оснований в каждом витке. Диаметр двойной спирали ДНК – 2 нм, шаг общей спирали (на которой находится 10 пар нуклеотидов) – 3, 4 нм.

    Слайд 12. Виды нуклеиновых кислот

    Учащиеся вспоминают, что помимо ДНК есть еще одна нуклеиновая кислота – РНК. На протяжении слайда идет сравнение молекулы ДНК и РНК. Учащиеся сами отмечают, что молекула РНК, в отличие от ДНК – одноцепочечная, также является полимером, мономером которого является нуклеотид.

    Слайд 13. Продолжение слайда 12.

    Учитель демонстрирует, что в состав РНК входит углевод – рибоза, а в состав азотистого основания У (урацил) вместо Т (тимина). Поэтому, в молекуле РНК А=У, Г?Ц.

    Слайд 14. Виды РНК

    Слайд демонстрирует виды РНК: информационная РНК (и-РНК), транспортная РНК (т-РНК), рибосомальная РНК (р-РНК)

    Слайд 15. Дети просматривают видеофрагмент, из которого узнают:

    • где расположены молекулы ДНК и РНК в клетке;
    • какая связь существует между этими нуклеиновыми кислотами;
    • какую роль играет молекула ДНК и каждая из трех разновидностей молекул РНК в клетке

    Слайд 16. Роль РНК в клетке.

    Учитель задает вопрос: «Вспомните видеофрагмент. Какую роль играют в клетке: и-РНК, т-РНК и р-РНК?»

    • и-РНК считывает информацию с участка ДНК о первичной структуре белка и несет эту информацию к рибосомам
    • т-РНК переносит аминокислоты к месту синтеза белка – рибосомам
    • р-РНК входит в состав рибосом.

    Слайд 17. Закрепление изученного материала

    Дети дают определение «комплементарность». Им предлагается достроить по принципу комплементарности вторую цепь ДНК, зная последовательность нуклеотидов в первой цепи. 1-я цепь ДНК: Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т…

    2-я цепь ДНК: Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-Т-А…

    Слайд 18. Сходства и отличия нуклеиновых кислот

    Учащиеся заполняют таблицу, опираясь на знания, полученные во время урока, или, пользуясь учебником.

    Фосфодиэфирная связь

    Два нук­лео­ти­да об­ра­зу­ют ди­нук­лео­тид путем кон­ден­са­ции. В ре­зуль­та­те между фос­фат­ной груп­пой од­но­го нук­лео­ти­да и гид­рок­си­г­руп­пой са­ха­ра дру­го­го об­ра­зу­ет­ся т. н. фос­фо­ди­эфир­ная связь (рис. 6).

    Рис. 6. Фос­фо­ди­эфир­ная связь

    При син­те­зе по­ли­нук­лео­тид­ной цепи эта ре­ак­ция по­вто­ря­ет­ся несколь­ко мил­ли­о­нов раз. Таким об­ра­зом, по­ли­нук­лео­тид (рис. 7) стро­ит­ся путем об­ра­зо­ва­ния фос­фо­ди­эфир­ных мо­сти­ков между 3’ и 5’ уг­ле­ро­да­ми са­ха­ров.

    Рис. 7. По­ли­нук­лео­тид

    Фос­фо­ди­эфир­ные мо­сти­ки воз­ни­ка­ют за счёт проч­ных ко­ва­лент­ных свя­зей, это со­об­ща­ет всем по­ли­нук­лео­тид­ным цепям проч­ность и ста­биль­ность, что очень важно, по­сколь­ку умень­ша­ет­ся риск по­вре­жде­ния (по­лом­ки) мо­ле­кул ДНК.

    Итак, нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты – это био­по­ли­ме­ры, ко­то­рые со­сто­ят из мо­но­ме­ров – нук­лео­ти­дов. В со­став нук­лео­ти­дов вхо­дят три ос­нов­ные части, а имен­но пя­ти­уг­ле­род­ный сахар – пен­то­за, азо­ти­стые ос­но­ва­ния и оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты. В за­ви­си­мо­сти от при­ро­ды пен­то­зы раз­ли­ча­ют ДНК и РНК.

    В со­став ДНК вхо­дят аде­нин, ци­то­зин, гу­а­нин и тимин.

    В со­став РНК вхо­дят аде­нин, ци­то­зин, гу­а­нин, ура­цил.

    Объ­еди­не­ние нук­лео­ти­дов в нук­ле­и­но­вую кис­ло­ту идет за счёт об­ра­зо­ва­ния фос­фо­ди­эфир­ных мо­сти­ков, или фос­фо­ди­эфир­ной связи.

    Скачать материал

    так то ЕНТ / Разработки уроков / Уроки по Биологии

    Биология 10 класс. Тема урока: Нуклеиновые кислоты.

    06.10.2014 4893 967

    Дата

    Урок № 10

    Цель урока:

    обобщение материала и углубление знаний учащихся о строении и функциях нуклеиновых кислот; развитие навыков самостоятельного поиска информации.

    Задачи урока:

    Образовательная:

    Рассмотреть виды нуклеиновых кислот, места их локализации в клетке и их функции, сформировать знания о строении ДНК, отдельного нуклеотида, соединении мономеров в цепь, основанную по принципу комплементарности;

    Развивающая:

    продолжить обучение умениям находить необходимые сведения в тексте учебника; сравнивать строение, состав и функции ДНК и РНК в клетках; делать выводы.

    Воспитательная цель :

    формировать опыт равноправного сотрудничества учителя и учащихся в процессе педагогических технологий на основе активизации и интенсификации деятельности обучающихся.

    Методы

    : репродуктивный, частично – поисковый.

    Ход урока.

    1.Организационный момент.

    Учитель приветствует учащихся, проверяет готовность рабочего места учащихся к уроку.

    2.Опрос

    • Мономерами, каких соединений являются аминокислоты?
    • Какие органические вещества являются основой жизни по определению Ф. Энгельса?
    • Какие вещества в клетке на первом месте по массе?
    • Какие вещества в клетке выполняют ферментативную, защитную, транспортную функции? (Дети отвечают на вопросы, фронтальный опрос)

    Итак – это белки. Молекулы белков выполняют разнообразные функции в организме и отличаются друг от друга последовательностью аминокислот.

    Где в клетке, по вашему мнению, содержится информация о последовательности аминокислот в белке? (Дети отвечают на поставленный вопрос).

    Итак, тема нашего урока «Нуклеиновые кислоты» (ученики записывают тему тетради).

    3.Целеполагание и мотивация.

    1. Вопрос к классу. Что бы вы хотели узнать о нуклеиновых кислотах?
    2. Записи ответов учащихся на доске.

    а) изучить особенности строения, химический состав и функции нуклеиновых

    кислот;

    б) роль нуклеиновых кислот в живой природе;

    в) значение ДНК в хранении и передаче наследственной информации;

    г) самоудвоение ДНК; и т. д..

    1. На основе записи ответов, учащихся учитель формулирует «информационный запрос» учащихся на данный урок.

    4.Изучение нового материала.

    1. Проблемный вопрос.

    Какие вещества клетки являются носителями и передатчиками генетической наследственной информации? Где они находятся в клетке?

    ( высказывания учащихся)

    1. Краткий рассказ учителя о происхождении названия «нуклеиновые кислоты», их локализация в клетке.

    Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные биополимеры, обеспечивающие хранение и передачу наследственной ( генетической ) информации в живых организмах.

    «Нуклеиновые » кислоты. «Нуклеус» — ядро . Впервые эти кислоты были обнаружены в ядре клетки. Они играют центральную роль в синтезе белков в клетке. Проблемы биологии о сущности процессов наследственности , изменчивости, размножения, роста связаны с нуклеиновыми кислотами.

    Полный текст материала смотрите в скачиваемом файле.
    На странице приведен только фрагмент материала.

    Структура молекулы ДНК

    Нук­ле­и­но­вые кис­ло­ты, как и белки, имеют пер­вич­ную, вто­рич­ную и тре­тич­ную струк­ту­ру. Пер­вич­ная струк­ту­ра ДНК – это по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­тид­ных остат­ков в по­ли­нук­лео­тид­ных цепях.

    Вто­рич­ная струк­ту­ра – про­стран­ствен­ная кон­фи­гу­ра­ция по­ли­нук­лео­тид­ных цепей ДНК

    В фор­ми­ро­ва­нии вто­рич­ной струк­ту­ры по­ли­нук­лео­тид­ной цепи важ­ное зна­че­ние имеют во­до­род­ные связи, ко­то­рые воз­ни­ка­ют на ос­но­ве прин­ци­па ком­пле­мен­тар­но­сти, то есть до­пол­ни­тель­но­сти или со­от­вет­ствия между па­ра­ми ос­но­ва­ний: аде­ни­ном и ти­ми­ном, гу­а­ни­ном и ци­то­зи­ном (рис. 8).

    Рис. 8. Во­до­род­ная связь и вто­рич­ная струк­ту­ра ДНК

    Ил­лю­стра­ция прин­ци­па ком­пле­мен­тар­но­сти.

    Эти ком­пле­мен­тар­ные пары спо­соб­ны об­ра­зо­вы­вать между собой проч­ные во­до­род­ные связи. Так, между аде­ни­ном и ти­ми­ном фор­ми­ру­ют­ся две во­до­род­ные связи, а между гу­а­ни­ном и ци­то­зи­номтри во­до­род­ные связи.

    В 1953 году Джеймс Уот­сон и Френ­сис Крик пред­ло­жи­ли про­стран­ствен­ную мо­дель струк­ту­ры ДНК (рис. 9).

    Рис. 9. Ла­у­ре­а­ты Но­бе­лев­ской пре­мии «за со­зда­ние про­стран­ствен­ной мо­де­ли ДНК»

    Со­глас­но этой мо­де­ли, мо­ле­ку­ла ДНК пред­став­ля­ет собой двух­це­по­чеч­ную пра­во­за­кру­чен­ную спи­раль, со­сто­я­щую из ком­пле­мен­тар­ных друг другу ан­ти­па­рал­лель­ных цепей.

    Эти цепи свя­за­ны друг с дру­гом азо­ти­сты­ми ос­но­ва­ни­я­ми. Если «рас­кру­тить» мо­ле­ку­лу ДНК, то она будет на­по­ми­нать вин­то­вую лест­ни­цу. Две це­поч­ки – об­ра­зо­ва­ны остат­ка­ми фос­фор­ной кис­ло­ты и пен­то­зы, а пе­ре­кла­ди­ны «лест­ни­цы» – азо­ти­стые ос­но­ва­ния, ко­то­рые вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом с по­мо­щью во­до­род­ных свя­зей.

    Между аде­ни­ном и ти­ми­ном воз­ни­ка­ют две во­до­род­ные связи, а между гу­а­ни­ном и ци­то­зи­ном – три.

    Третичная структура ДНК

    У всех живых ор­га­низ­мов мо­ле­ку­ла ДНК плот­но упа­ко­ва­на с об­ра­зо­ва­ни­ем слож­ных трех­мер­ных струк­тур. На­хож­де­ние ДНК в су­пер­спи­ра­ли­зо­ван­ном со­сто­я­нии дает воз­мож­ность сде­лать мо­ле­ку­лу более ком­пакт­ной (рис. 10).

    Рис. 10. Тре­тич­ная струк­ту­ра ДНК. Сверх­плот­ная упа­ков­ка ДНК с бел­ка­ми-ги­сто­на­ми об­ра­зу­ет хро­мо­со­му

    У всех живых ор­га­низ­мов дву­спи­раль­ная мо­ле­ку­ла ДНК плот­но упа­ко­ва­на и об­ра­зу­ет слож­ные трех­мер­ные струк­ту­ры (рис. 11).

    Рис. 11. Мо­де­ли двух­це­по­чеч­ных ДНК

    Двух­це­поч­ная ДНК бак­те­рий имеет коль­це­вид­ную форму и об­ра­зу­ет су­пер­спи­раль. Су­пер­спи­ра­ли­за­ция необ­хо­ди­ма для упа­ков­ки гро­мад­ной по кле­точ­ным мер­кам ДНК в малом объ­е­ме клет­ки.

    На­при­мер, ДНК ки­шеч­ной па­лоч­ки имеет длину более 1 мм, в то время как длина клет­ки не пре­вы­ша­ет 5 мкм (в 1 мм = 1000 мкм) (рис. 12).

    Рис. 12. ДНК в нук­лео­и­де бак­те­рий (слева) и в клет­ках тела че­ло­ве­ка (спра­ва)

    Хро­мо­со­мы эу­ка­ри­от пред­став­ля­ют собой су­пер­спи­ра­ли­зо­ван­ные ли­ней­ные мо­ле­ку­лы ДНК (рис. 13).

    Рис. 13. Хро­мо­со­мы эу­ка­ри­от

    В про­цес­се упа­ков­ки эу­ка­ри­о­ти­че­ская ДНК об­ма­ты­ва­ет белки – ги­сто­ны, рас­по­ла­га­ю­щи­е­ся вдоль ДНК через опре­де­лен­ные ин­тер­ва­лы. Эти белки об­ра­зу­ют нук­ле­осо­мы (рис. 14). Вто­рым уров­нем про­стран­ствен­ной ор­га­ни­за­ции ДНК яв­ля­ет­ся об­ра­зо­ва­ние хро­ма­ти­на – во­ло­кон, из ко­то­рых со­сто­ят хро­мо­со­мы.

    Рис. 14. Тре­тич­ная струк­ту­ра ДНК

    В ядре каж­дой клет­ки тела че­ло­ве­ка, кроме по­ло­вых кле­ток, со­дер­жит­ся 23 пары хро­мо­сом (рис. 15). На каж­дую из них при­хо­дит­ся по одной мо­ле­ку­ле ДНК. Длина всех 46 мо­ле­кул ДНК в одной клет­ке че­ло­ве­ка почти равна двум мет­рам, а число нук­лео­тид­ных пар в ней 3,2 млрд.

    Рис. 15. Хро­мо­со­мы че­ло­ве­ка. Ка­ри­о­тип муж­чи­ны

    Так что, если бы мо­ле­ку­ла ДНК не была ор­га­ни­зо­ва­на в плот­ную струк­ту­ру, то наша жизнь была бы невоз­мож­на гео­мет­ри­че­ски.

    Функции молекулы ДНК

    Функ­ции ДНК – хра­не­ние и пе­ре­да­ча на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции.

    Хра­не­ние на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции. По­ря­док рас­по­ло­же­ния нук­лео­тид­ных остат­ков в мо­ле­ку­ле ДНК опре­де­ля­ет по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот в мо­ле­ку­ле белка. В мо­ле­ку­ле ДНК за­шиф­ро­ва­на вся ин­фор­ма­ция о при­зна­ках и свой­ствах на­ше­го ор­га­низ­ма.

    Пе­ре­да­ча на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции сле­ду­ю­ще­му по­ко­ле­нию. Эта функ­ция осу­ществ­ля­ет­ся, бла­го­да­ря спо­соб­но­сти мо­ле­ку­лы ДНК к са­мо­удво­е­нию – ре­пли­ка­ции. ДНК может рас­па­дать­ся на две ком­пле­мен­тар­ные це­поч­ки, и на каж­дой из них на ос­но­ве того же прин­ци­па ком­пле­мен­тар­но­сти вос­ста­но­вит­ся ис­ход­ная по­сле­до­ва­тель­ность нук­лео­ти­дов.

    История открытия нуклеиновых кислот

    В на­уч­ной ли­те­ра­ту­ре по­свя­щен­ной изу­че­нию стро­е­нию мо­ле­ку­лы ДНК, как пра­ви­ло, упо­ми­на­ет­ся Джеймс Уот­сон и Френ­сис Крик (рис. 9).

    Но пер­во­от­кры­ва­те­ля­ми нук­ле­и­но­вых кис­лот был Фри­дрих Иоганн Мишер (рис. 16), швей­цар­ский уче­ный, ко­то­рый ра­бо­тал в Гер­ма­нии.

    Рис. 16. Пер­во­от­кры­ва­тель нук­ле­и­но­вых кис­лот

    В 1869 году Мишер за­ни­мал­ся изу­че­ни­ем жи­вот­ных кле­ток – лей­ко­ци­тов. Для по­лу­че­ния лей­ко­ци­тов он ис­поль­зо­вал гной­ные по­вяз­ки, ко­то­рые ему до­став­ля­лись из боль­ниц. Он брал гной, от­мы­вал лей­ко­ци­ты и вы­де­лял из них белок.

    В про­цес­се ис­сле­до­ва­ний Ми­ше­ру уда­лось уста­но­вить, что кроме бел­ков, в лей­ко­ци­тах со­дер­жит­ся ещё ка­кое-то неиз­вест­ное ве­ще­ство.

    Оно вы­де­ля­лось в виде ни­те­вид­но­го или хло­пье­вид­но­го осад­ка при со­зда­нии кис­лой среды. При до­бав­ле­нии ще­ло­чи этот оса­док рас­тво­рял­ся.

    Ис­сле­дуя пре­па­рат лей­ко­ци­тов под мик­ро­ско­пом, Мишер об­на­ру­жил, что в про­цес­се от­мы­ва­ния лей­ко­ци­тов со­ля­ной кис­ло­той от них оста­ют­ся ядра. Он сде­лал вывод, что в ядрах име­ет­ся неиз­ве­дан­ное ве­ще­ство, то есть новое ве­ще­ство, ко­то­рое он на­звал нук­ле­и­ном, от слова nucleus – ядро.

    Кроме этого, по дан­ным хи­ми­че­ско­го ана­ли­за Мишер уста­но­вил, что это новое ве­ще­ство со­сто­ит из уг­ле­ро­да, во­до­ро­да, кис­ло­ро­да и фос­фо­ра. Фос­фор­ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний в то время было из­вест­но очень мало, по­это­му Мишер при­шел к вы­во­ду, что от­крыл новый класс со­еди­не­ний в ядре.

    Так в XIX веке стало из­вест­но о су­ще­ство­ва­нии нук­ле­и­но­вых кис­лот, но тогда никто не мог пред­по­ло­жить, какая огром­ная роль при­над­ле­жит нук­ле­и­но­вым кис­ло­там в со­хра­не­нии раз­но­об­ра­зия на­след­ствен­ных при­зна­ков ор­га­низ­мов.

    Нуклеиновые кислоты: решение задач

    Задача 1.

    В молекуле ДНК содержится 17% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других оснований.

    Решение:

    По первому правилу Чаргаффа А=Т, Г=Ц. В задаче дано А=17%, значит и тимина 17%. Всего тимина и гуанина 17+17=34%. Оставшиеся 66% делятся на гуанин и цитидин поровну. Г=33% и Ц=33%.

    Ответ: в этой молекуле ДНК содержится:

    Тимидина — 17%;

    Гуанина — 33%;

    Цитидина — 33%.

    Задача 2.

    Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА ААА ТЦГ …

    Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвёртого нуклеотида?


    Генетический код

    Решение:

    Используя принцип комплементарности (в ДНК: А=Т, Г=Ц) соединения оснований водородными связями и таблицу генетического кода:

    Цепь ДНКЦГГЦГЦТЦААААТЦГ
    иРНКГЦЦГЦГУГУУУУАГЦ
    Цепь белка из аминркислотАлаАлаСерФенСер

    При удалении из гена четвёртого нуклеотида – Ц, произойдут заметные изменения – уменьшится количество и состав аминокислот в белке.

    ДНКЦГГГЦТЦААААТЦГ
    иРНКГЦЦЦГАГУУУУАГЦ
    белокАлаАргВалЛей

    Задача 3.

    Какую длину имеет участок ДНК, кодирующий синтез инсулина, который содержит 51 аминокислоту в двух цепях, если один нуклеотид занимает 3,4 А° (ангстрема) цепи ДНК? 1 А°=0,1 нм (нанометра)=0,0001 мкм (микрометра)=0,000 0001 мм=0,000 000 000 01 м.

    Решение

    1) 51Х3=153 (нуклеотида) – так как каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.

    2) 153 Х3,4 = 520,2 (А°)

    Ответ: участок ДНК равен 520,2 А°

    Подготовка к ЕГЭ, решение задач

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Для любых предложений по сайту: [email protected]