Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – это основной хранитель генетической информации во всех живых организмах. Молекула ДНК имеет сложную структуру, состоящую из спиральной двухцепочечной лестницы, называемой двойной спиралью.
Каждая цепь ДНК состоит из нуклеотидов, которые включают три основных компонента: дезоксирибозу (сахар), фосфатный остаток и азотистые основания. Дезоксирибоза и фосфатный остаток образуют «опору» лестницы, азотистые основания же соединяют две цепи между собой.
В молекуле ДНК четыре основных азотистых основания: аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T). Азотистые основания взаимодействуют парно: аденин всегда связан с тимином, а цитозин – с гуанином.
Функционирование ДНК заключается в передаче генетической информации. При делении клеток или процессе репликации ДНК разделяется на две цепи, каждая из которых служит матрицей для синтеза новых цепей. Таким образом, каждая новая клетка получает полную копию генетической информации от предыдущей.
Видео:ДНК и РНК • нуклеиновые кислоты • строение и функцииСкачать
Структура ДНК
Каждая цепь ДНК состоит из нуклеотидов, которые включают три основных компонента: дезоксирибозу, фосфатный остаток и азотистую основу. Дезоксирибоза и фосфатный остаток образуют поочередно участки, составляющие «шпильки» лестницы, а азотистые основы соединяют эти участки, образуя перекрестные ступеньки.
В молекуле ДНК существуют четыре различных азотистые основы: аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C). Основы A и T соединяются между собой двумя водородными связями, а основы G и C — тремя водородными связями. Эти связи обеспечивают спаривание нитей ДНК и сохраняют стабильность структуры.
Структура ДНК имеет важные функции в передаче и хранении генетической информации. Благодаря спаривающимся азотистым основам, ДНК может разделяться на две цепи и служить матрицей для синтеза молекул РНК, что позволяет передавать информацию из ДНК в клеточные белки. Также, ДНК может сжиматься и обвиваться в компактные хромосомы для эффективного упаковывания и сохранения генома в ядре клетки.
Видео:ДНК и РНКСкачать
Основные составляющие
В молекуле ДНК имеются четыре типа азотистых оснований: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (С). Аденин соединяется с тимином посредством двойной связи, а гуанин соединяется с цитозином также посредством двойной связи.
Структура молекулы ДНК позволяет ей хранить и передавать генетическую информацию. Одна цепь ДНК является матрицей для синтеза комплементарной цепи постранично, где аденин на первой цепи всегда соответствует тимину на второй цепи, а гуанин на первой цепи всегда соответствует цитозину на второй цепи. Такая комплементарность позволяет точно копировать и передавать информацию при делении клеток или передаче генетической информации от родителей потомкам.
Нуклеотиды
Азотистая база является ключевым компонентом нуклеотида и определяет генетический код. В ДНК присутствуют четыре различные азотистые базы — аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C). Аденин и гуанин относятся к группе пуриновых баз, а тимин и цитозин — к пирамидиновым. Парные азотистые базы соединяются между собой при помощи водородных связей — в результате аденин соединяется с тимином, а гуанин с цитозином.
Дезоксирибоза — пятиуглеродный сахар, являющийся вторым компонентом нуклеотида. Он образует основу нуклеотида и связывается с азотистой базой через гликозидную связь.
Фосфатная группа — третий компонент нуклеотида. Фосфаты образуют цепь, которая связывает дезоксирибозы с азотистыми базами. Фосфатные группы образуют костяк ДНК и придают ей основные свойства.
Молекулы ДНК состоят из двух комплементарных цепей, связанных между собой образованием водородных связей между азотистыми базами. Данная структура позволяет ДНК функционировать как шаблон для синтеза РНК и передачи генетической информации.
| Азотистая база | Аббревиатура |
|---|---|
| Аденин | A |
| Тимин | T |
| Гуанин | G |
| Цитозин | C |
Нити
Структура ДНК представляет собой две взаимно-комплиментарные нити, спирально скрученные вдоль своей оси. Каждая нить состоит из последовательности нуклеотидов, которые связываются друг с другом, образуя известные лестницы ДНК.
Каждая нить ДНК состоит из фосфатной группы, дезоксирибозы (сахара) и нуклеотида, содержащего одну из четырех азотистых оснований: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (Т). Дезоксирибоза и фосфатная группа образуют основную «скелетную» структуру ДНК, а азотистые основания выступают в качестве «ступенек» лестницы. Нуклеотиды связываются друг с другом путем образования водородных связей между азотистыми основаниями: А соединяется с Т, а G соединяется с С.
Это особая взаимосвязь между азотистыми основаниями позволяет обеим нитям ДНК служить взаимно-комплиментарными шаблонами. Когда ДНК реплицируется, каждая из двух нитей служит материнской нитью для синтеза новой ДНК. Таким образом, образуются две новые двухцепочечные молекулы ДНК, каждая из которых состоит из одной старой и одной новой нити.
Теперь, когда мы знаем структуру и функционирование «нитей» ДНК, мы можем понять, как они играют важную роль в передаче генетической информации и управлении нашими жизненными процессами.
Видео:Структура ДНКСкачать
Нуклеотидные соединения
Молекула ДНК представляет собой огромную лестницу, состоящую из двух спиральных цепей, образованных нуклеотидными соединениями. Каждое нуклеотидное соединение состоит из трех основных компонентов: азотистого основания, дезоксирибозы (пентозного сахара) и фосфорной группы.
В основе молекулы ДНК есть четыре различных азотистых основания — аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T). Они связываются с дезоксирибозой через гликозидную связь, образуя нуклеозиды. Фосфорная группа ковалентно связана с пентозным сахаром через эфирную связь.
Структура ДНК определяется последовательностью нуклеотидных соединений в каждой цепи. Важно отметить, что азотистые основания в двух цепях связываются между собой специфическими водородными связями. Аденин всегда связан с тимином, образуя две водородные связи, а цитозин связан с гуанином, образуя три водородные связи.
Таким образом, молекула ДНК образует две спиральные цепи, которые связаны между собой вдоль оси взаимодействующими азотистыми основаниями. Эта спиральная структура позволяет ДНК функционировать как «инструкция» для синтеза белков и передачи генетической информации от одной клетки к другой.
Защищенные нуклеотиды
Структура ДНК состоит из двух комплементарных цепей, связанных между собой и образующих двухспиральное витое строение. Каждая из этих цепей состоит из нуклеотидов, которые включают азотистый основания, сахар дезоксирибозу и фосфатную группу. В составе ДНК четыре различных нуклеотида, обозначаемых символами A, T, G и C.
При синтезе новой цепи ДНК нуклеотиды сначала соединяются с существующей материнской цепью, образуя комплементарные пары. Например, А соединяется с Т, а G соединяется с C. Также существуют так называемые «защищенные нуклеотиды», которые являются особыми формами нуклеотидов.
| Нуклеотид | Защищенный нуклеотид |
| A | 5-метилцитозин |
| T | 5-гидроксиметилурацил |
| G | O6-метилгуанин |
| C | 5-гидроксиметилцитозин |
Защищенные нуклеотиды также могут играть важную роль в регуляции транскрипции и экспрессии генов. Например, метилирование 5-метилцитозина в ДНК может инактивировать гены, так как это может привести к изменениям в хроматиновой структуре или связыванию специфических белков.
Таким образом, защищенные нуклеотиды являются важными компонентами структуры и функционирования ДНК, играя роль в сохранении и регуляции генетической информации.
Связывание нуклеотидов
Азотистая основа может быть одной из четырех: аденин (A), тимин (T), гуанин (G) или цитозин (C). Важно отметить, что аденин всегда связан с тимином, а гуанин с цитозином. Эта связь называется гибридизацией и существует благодаря образованию водородных связей между азотистыми основами.
Пятиугольный сахар, называемый дезоксирибозой, является общим элементом для всех нуклеотидов в молекуле ДНК. Это сахарный компонент, который образует основу структуры ДНК.
Фосфатная группа представляет собой группу атомов фосфора и кислорода, которая связывает нуклеотиды вместе. Она создает каркас для молекулы ДНК.
Связывание нуклеотидов происходит путем образования ковалентных связей между фосфатной группой одного нуклеотида и пятиугольным сахаром другого нуклеотида. В результате образуется двухцепочечная спиральная структура молекулы ДНК, которая позволяет хранить и передавать генетическую информацию.
Двойная спираль
Каждая нить ДНК состоит из множества молекул, называемых нуклеотидами. Нуклеотиды включают в себя дезоксирибозу (сахар), фосфат и одну из четырех азотистых оснований: аденин (A), тимин (T), гуанин (G) или цитозин (C). Нуклеотиды соединяются между собой через фосфодиэфирные связи, образуя полимерную структуру ДНК.
Две нити ДНК образуют спиральную структуру, образованную парами оснований, которые соединяются между собой слабыми водородными связями. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин соединяется с цитозином. Эта специфичность связывания оснований обеспечивает чрезвычайно точное копирование ДНК при репликации и передаче генетической информации при делении клеток.
Структура двойной спирали ДНК обеспечивает ее функционирование как носителя генетической информации. Одна из нитей ДНК может служить в качестве матрицы для синтеза РНК, которая затем используется для синтеза белков в процессе трансляции. Кроме того, моделирование ДНК позволяет различным белкам, таким как ферменты и факторы транскрипции, связываться с ДНК и регулировать экспрессию генов.
В целом, структура двойной спирали ДНК является важной особенностью, позволяющей молекуле выполнять свою основную функцию — хранение и передачу генетической информации, которая определяет наследственные свойства организмов.
Видео:Строение молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. 10 класс.Скачать
Функционирование ДНК
Основная характеристика молекулы ДНК, обеспечивающая ее функционирование, это способность образовывать спаривающиеся пары с другой молекулой ДНК. Каждая витаминная рибонуклеиновая кислота (РНК) имеет своеобразную структуру – последовательность химических компонентов. Взаимодействие пар осуществляется через точное совпадение последовательности нуклеотидов при образовании пар оснований.
Спаривание аденина с тимином, гуанина с цитозином является ключевым механизмом, обеспечивающим устойчивость структуры ДНК. Благодаря этому дублирующиеся цепи ДНК могут быть точно восстановлены во время процесса репликации. Это позволяет связать разделение клеток с передачей генетической информации от одной клетки к другой.
Кроме того, молекула ДНК является шаблоном для синтеза РНК, необходимой для процесса трансляции и синтеза белков. За счет своей структуры и последовательности нуклеотидов, ДНК регулирует активность генов, влияет на их экспрессию и контролирует синтез необходимых для организма белков. Это позволяет клеткам выполнять свои функции и обеспечивает нормальное функционирование всего организма.
Видео:Строение ДНК, что такое штрих концы | биологияСкачать
Репликация
Репликация начинается со специального участка ДНК, который называется репликатором или инициатором. Репликатор содержит последовательность нуклеотидов, на которой происходит начало синтеза новых цепей ДНК.
Процесс репликации включает несколько ключевых шагов:
| Шаг | Описание |
|---|---|
| Расплетение двухцепочечной ДНК | Две спиральные цепи ДНК разделяются друг от друга с помощью фермента геликазы. Этот процесс называется денатурацией. |
| Образование комплементарных цепей | Каждая разделившаяся цепь служит матрицей для синтеза новой комплементарной цепи. В результате каждая изначальная цепь пары связывается с новой синтезированной цепью. |
| Синтез нуклеотидных цепей | Добавление нуклеотидов к каждой разделившейся цепи происходит с помощью ферментов ДНК-полимеразы. Данный фермент связывает свободные нуклеотиды в новую цепь ДНК, согласно правилу комплементарности. |
| Завершение и модификация | После синтеза обе новые двухцепочечные молекулы ДНК проходят через ряд модификаций и проверок, чтобы убедиться в их полной корректности и целостности. |
Результатом репликации являются две молекулы ДНК, каждая из которых состоит из одной цепи изначальной ДНК и одной новосинтезированной цепи. Таким образом, обе полученные молекулы ДНК являются практически идентичными исходной молекуле, что позволяет передавать генетическую информацию от клетки к клетке и от поколения к поколению.
Видео:Принципы строения молекулы ДНК. 9 класс.Скачать
Транскрипция
Процесс транскрипции начинается с развития инициирующего комплекса на стартовой точке ДНК, где РНК-полимераза связывается с двуцепочечной молекулой ДНК и разделяет ее на две отдельные цепи. Одна из цепей, называемая матричной цепью, используется для синтеза нуклеотидных цепей РНК. Вторая цепь, называемая пассивной цепью, служит основным источником для синтеза РНК.
Во время транскрипции РНК-полимераза перемещается вдоль ДНК и добавляет комплементарные нуклеотиды к матричной цепи, что приводит к образованию РНК-молекулы с последовательностью нуклеотидов, согласующейся с одной из цепей ДНК. Факторы терминирования сигнализируют о завершении транскрипции, и новая молекула РНК отщепляется от шаблона ДНК.
Молекулы РНК, полученные в результате транскрипции, могут дальше использоваться в клетке для различных функций. Например, «мессенджерная» РНК (мРНК) используется для синтеза белков в процессе трансляции. Кроме того, существуют различные типы функциональных РНК, которые выполняют регуляторные и каталитические функции в клетке.
Транскрипция играет ключевую роль в передаче генетической информации от ДНК к РНК и последующем функционировании клетки и организма. Эта процесс обеспечивает возможность оживления и экспрессии генов, а также придает клетке ее уникальные характеристики и функциональность.
Видео:Биология 9 класс (Урок№6 - ДНК — молекулы наследственности. РНК, структура и функции.)Скачать
Трансляция
В процессе трансляции, РНК-полимераза считывает информацию с матричной нитью ДНК и синтезирует предмессенджерную РНК (мРНК). МРНК затем перемещается из ядра клетки в цитоплазму, где происходит сопряжение с рибосомами.
Трансляция осуществляется тремя типами РНК: трансфер-РНК (тРНК), рибосомальная РНК (рРНК) и мессенджерная РНК (мРНК). ТРНК являются переносчиками аминокислот к рибосомам, которые связываются с антикодоном тРНК и кодоном мРНК. При этом происходит сопряжение аминокислот к ростующей цепи белка.
Трансляция включает в себя три этапа — инициацию, элонгацию и терминацию. На первом этапе происходит сопряжение рибосомы с стартовым кодоном. На втором этапе рибосома последовательно считывает кодоны мРНК и добавляет новые аминокислоты к расширяющейся цепи белка. На третьем этапе происходит сопряжение рибосомы с терминальным кодоном, что приводит к завершению синтеза белка.
Рибосомы
Рибосомы состоят из двух субединиц – малой и большой, которые соединяются во время процесса синтеза белка.
Функция рибосом заключается в прочтении РНК-матрицы и синтезе полипептидной цепочки, которая затем становится белком. Рибосомы выполняют процесс трансляции, осуществляя считывание последовательности триплетов нуклеотидов в мРНК и добавление соответствующего аминокислотного остатка, что приводит к сборке полипептидной цепи.
Рибосомы также имеют многочисленные рибозы, на которых присутствуют множество мест для связывания с белками, и этим обеспечивается стабильность и правильное функционирование органеллы.
Рибосомы играют важную роль в процессе роста, развития и поддержания жизнедеятельности клеток. Без них невозможно синтезировать протеины, которые участвуют во многих важных биологических процессах, включая образование новых клеток, передачу генетической информации и функционирование различных органов и систем организма.
📹 Видео
Строение молекулы ДНКСкачать
РНК: строение, виды, функции, отличия от ДНК | биологияСкачать
Строение клетки: митохондрии | самое простое объяснениеСкачать
Структура и функции ДНК — курс Максима Франк-Каменецкого на ПостНаукеСкачать
ДНК.Строение и функции. Как все понять и запомнить? Нуклеотиды. Хромосомы, гены, хроматин. ЕГЭ|ОГЭСкачать
Строение и функции ДНК. Медбио.Скачать
Нуклеиновые кислоты | Биология 10 класс #9 | ИнфоурокСкачать
Структура ДНКСкачать
Строение хромосомы | ЕГЭ Биология | Даниил ДарвинСкачать
ДНК. 11 класс.Скачать
Функции молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты. 10 класс.Скачать
Биосинтез белка за 3 минуты (даже меньше)Скачать
ДНК микроскоп с супер разрешениемСкачать
