Лекция.Биополимеры. РНК, АТФ

Запишите на доске номера вопросов

против них — краткие ответов.

……………………….

1. Где в клетках эукариот содержится ДНК?

2. Каковы размеры ДНК?

3. Какие пуриновые основания входят в состав молекулы ДНК?

4. Фрагмент ДНК содержит 30000 нуклеотидов. Происходит удвоение ДНК, сколько свободных нуклеотидов для этого потребуется?

5. Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?

6. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов. Происходит удвоение ДНК, сколько А- и Т-нуклеотидов для этого потребуется?

7. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов и 40000 Ц-нуклеотидов. Сколько Т- и Г-нуклеотидов в данном фрагменте?

8. Каковы функции ДНК в клетке?

9. Как располагаются цепи нуклеотидов в молекуле ДНК?

Запишите ответы и садитесь на место.

Тема: РНК, АТФ.

1. Характеристика РНК, АТФ.

Строение: полимер, одна полинуклеотидная цепь.

Нуклеотид РНК состоит из остатков трех веществ:

Вместо тимина – урацил. Уридиловый нуклеотид.

Между комплементарными нуклеотидами образуются водородные связи, формируются специфические конформации молекул РНК.

Функции: участие в синтезе белка.

Виды: мРНК (иРНК), тРНК, рРНК.

Матричные РНК (около 5%). Переносят информацию о белке из ядра в цитоплазму Длина до 30 000 нуклеотидов.

Рибосомные РНК (около 85%) синтезируются в ядре в области ядрышка, входят в состав рибосом. 3 000 – 5 000 нуклеотидов.

Транспортные РНК (около 10%). Транспортируют аминокислоты в рибосомы. Более 30 видов, 76 – 85 нуклеотидов.

Конечные продукты биосинтеза?

А

Гормоны?

Витамины?

Биополимеры. РНК, АТФ

1. Характеристика РНК.

Молекулы РНК являются полимерами, мономерами которых являются рибонуклеотиды, образованные остатками трех веществ: пятиуглеродного сахара — рибозы; одним из азотистых оснований — из пуриновых — аденином или гуанином, из пиримидиновых — урацилом или цитозином; остатком фосфорной кислоты.

Молекула РНК представляет собой неразветвленный полинуклеотид, имеющий третичную структуру. Соединение нуклеотидов в одну цепь осуществляется в результате реакции конденсации между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3'-углеродом рибозы второго нуклеотида.

В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой. Однако ее нуклеотиды (адениловый, уридиловый, тимидиловый и цитидиловый) также способны образовывать водородные связи между собой, но это внутри–, а не межцепочечные соединения комплементарных нуклеотидов. Между А- и У-нуклеотидами образуется две водородные связи, между Г- и Ц-нуклеотидами — три водородные связи. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

Информация о структуре молекулы РНК заложена в молекулах ДНК. Последовательность нуклеотидов в РНК комплементарна кодогенной цепи ДНК, но адениловому нуклеотиду ДНК комплементарен уридиловый нуклеотид РНК. Если содержание ДНК в клетке относительно постоянно, то содержание РНК сильно колеблется. Наибольшее количество РНК в клетках наблюдается во время синтеза белка.

Существует три основных класса нуклеиновых кислот: информационная (матричная) РНК — иРНК (мРНК), транспортная РНК — тРНК, рибосомальная РНК — рРНК.

Информационные РНК. Наиболее разнообразный по размерам и стабильности класс. Все они являются переносчиками генетической информации из ядра в цитоплазму. Информационные РНК служат матрицей для синтеза молекулы белка, т.к. определяют аминокислотную последовательность первичной структуры белковой молекулы. На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке.

Транспортные РНК. Молекулы транспортных РНК содержат обычно 75-86 нуклеотидов. Молекулярная масса молекул тРНК  25000. Молекулы тРНК играют роль посредников в биосинтезе белка — они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка, в рибосомы. В клетке содержится более 30 видов тРНК. Каждый вид тРНК имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов. Однако у всех молекул имеется несколько внутримолекулярных комплементарных участков, благодаря наличию которых все тРНК имеют третичную структуру, напоминающую по форме лист клевера.

Рибосомные РНК. На долю рибосомальных РНК (рРНК) приходится 80-85% от общего содержания РНК в клетке. Рибосомная РНК состоит из 3-5 тыс. нуклеотидов. В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы — органеллы, на которых происходит синтез белка. Основное значение рРНК состоит в том, что она обеспечивает первоначальное связывание иРНК и рибосомы и формирует активный центр рибосомы, в котором происходит образование пептидных связей между аминокислотами в процессе синтеза полипептидной цепи.

2. Характеристика АТФ.

Кроме белков, жиров и углеводов в клетке синтезируется большое количество других органических соединений, которые условно можно разделить на промежуточные и конечные. Чаще всего получение определенного вещества связано с работой каталитического конвейера (большого числа ферментов), и связано с образование промежуточных продуктов реакции, на которые действует следующий фермент. Конечные органические соединения выполняют в клетке самостоятельные функции или служат мономерами при синтезе полимеров. К конечным веществам можно отнести аминокислоты, глюкозу, нуклеотиды, АТФ, гормоны, витамины.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — универсальный источник и основной аккумулятор энергии в живых клетках. АТФ содержится во всех клетках растений и животных. Количество АТФ колеблется и в среднем составляет 0,04% (на сырую массу клетки). Наибольшее количество АТФ (0,2-0,5%) содержится в скелетных мышцах.

АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из остатков азотистого основания (аденина), моносахарида (рибозы) и трех остатков фосфорной кислоты. Поскольку АТФ содержит не один, а три остатка фосфорной кислоты, она относится к рибонуклеозидтрифосфатам.

Для большинства видов работ, происходящих в клетках, используется энергия гидролиза АТФ. При этом при отщеплении концевого остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту), при отщеплении второго остатка фосфорной кислоты — в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту). Выход свободной энергии при отщеплении как концевого, так и второго остатков фосфорной кислоты составляет по 30,6 кДж. Отщепление третьей фосфатной группы сопровождается выделением только 13,8 кДж. Связи между концевым и вторым, вторым и первым остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими (высокоэнергетическими).

Запасы АТФ постоянно пополняются. В клетках всех организмов синтез АТФ происходит в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения фосфорной кислоты к АДФ. Фосфорилирование происходит с разной интенсивностью в митохондриях, при гликолизе в цитоплазме, при фотосинтезе в хлоропластах.

Конечными органическими молекулами, также являются витамины и гормоны. Большую роль в жизнедеятельности многоклеточных организмов играют витамины. Витаминами считают такие органические соединения, которые данный организм синтезировать не может (или синтезирует в недостаточном количестве) и должен получать их вместе с пищей. Витамины, соединяясь с белками, образуют сложные ферменты. При недостатке в пище какого-либо витамина, не может образоваться фермент и развивается тот или иной авитаминоз. Например, недостаток витамина С приводит к цинге, недостаток витамин В₁₂ — к анемии, нарушению нормального образования эритроцитов.

Гормоны являются регуляторами, влияющими на работу отдельных органов и всего организма в целом. Они могут иметь белковую природу (гормоны гипофиза, поджелудочной железы), могут относиться к липидам (половые гормоны), могут быть производными аминокислот (тироксин). Гормоны образуются как животными, так и растениями.

Вопросы к зачету:

На зачете будет предложено 10 вопросов, на которые нужно ответить одним полным предложением.

Или тестирование на компьютере, тестовое задание из 15 вопросов.

1. Перечислите элементы первой и второй группы.

2. Перечислите функции, которые выполняет вода в клетке.

3. З

   

   апишите пример буферной системы.

4. На какие группы делятся углеводы?

5. Напишите формулы важнейших пентоз.

6. Какие вещества относятся к полисахаридам?

7. Что является мономером гликогена, клетчатки?

8. Что представляют из себя жиры?

9. Какие липиды входят в состав мембран?

10. Перечислите жирорастворимые витамины.

11. Запишите структурную формулу дипептида.

12. Как называется связь между двумя аминокислотами?

13. Какие аминокислоты называются незаменимыми? Сколько их?

14. Чем представлена первичная структура белков?

15. Чем представлена вторичная структура белка?

16. Какими связями удерживается третичная структура белков?

17. Сколько энергии выделяется при расщеплении 1 г белков, углеводов, липидов?

18. Из остатков каких веществ состоит нуклеотид ДНК?

19. Запишите структурную формулу нуклеотида ДНК.

20. Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК?

21. Какие пуриновые азотистые основания входят в состав молекулы ДНК?

22. Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?

23. Сколько водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями?

24. Что такое «принцип комплементарности»?

25. Какие функции выполняют ДНК?

26. Запишите структурную формулу нуклеотида РНК.

27. Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов РНК?

28. Какие функции выполняют РНК?

29. Запишите структурную формулу АТФ.

30. Сколько энергии в макроэргических связях АТФ?