Специфические свойства ДНК

R

 

 

Между соседними аминокислотами возникает пептидная связь, на основе которой образуется соединение – полипептид.

 

Структура молекулы белка

1. Первичная или линейная. Представляет собой полипептидную цепочку – длинную цепь последовательно присоединенных друг к другу аминокислот, связь пептидная.

2. Вторичная структура. Полипептидная цепь туго скрученная в спираль, витки которой прочно соединены между собой водородными связями (может быть спиральная или в виде гармошки).

3. Третичная. Свернутая в спираль молекула белка скручивается за счет гидрофобных взаимодействий в еще более плотную конфигурацию. В результате такого многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и собирается в компактный комок – глобулу.

4. Четвертичная. Объединение нескольких глобул с третичной структурой в сложный комплекс.

ЗАДАНИЕ. Используя текст учебника параграф 1.4 и рис. 5, 6, 7, изобразите схематично все структуры белковой молекулы в тетради.

 

Денатурация белка

Если нарушить структуру белка нагреванием или химическим воздействием, он теряет свои качества и раскручивается. Этот процесс называется денатурацией. Если денатурация затронет третичную или вторичную структуру, то она обратима: белок может снова закрутиться в спираль и уложиться в третичную структуру (ренатурация). При этом восстанавливаются и функции данного белка.

 

Виды белков

БЕЛКИ

Глобулярные	фибриллярные
Антитела, гормоны, ферменты	Коллаген, кератин кожи, эластин

 

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ ПО ВЫПОЛНЯЕМЫМ ФУНКЦИЯМ

Типы белков	Функции белков	Примеры
1. Структурные	Структурная. Входит в состав клеточных мембран и органоидов клетки	Коллаген – фибриллярный белок соединительной ткани; Кератин – белок костей. ногтей, волос Оссеин – белок костей Актин и тубулин – белки, участвующие в формировании цитоскелета
2. Ферменты	Каталитическая. Обеспечивают фиксацию углерода при фотосинтезе, реакции матричного синтеза, расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте и т.д.
3. Гормоны	Регуляторная	Инсулин – регулирует поступление глюкозы в клетки Гормон роста
4. Сократительная	Сократительная. Благодаря движению относительно друг друга нитей белков актина и миозина осуществляется сокращение мышц; движение ресничек и жгутиков простейших происходит за счет скольжения микротрубочек, имеющих белковую природу, относительно друг друга
5. Транспортные	Транспортная. Перенос веществ как внутри клетки, так и в организме в целом.	Альбумины крови транспортируют жирные кислоты. Глобулины – ионы металлов и гормоны. Гемоглобин переносит кислород и углекислый газ Белки плазматической мембраны осуществляют транспорт веществ в клетку
6. Защитные	Защитная	Антитела крови обеспечивает иммунную защиту организма. Фибриноген и тромбин предотвращает кровотечение и участвуют в свертывании крови Интерферон подавляет развитие вирусов
7. Запасные	Запасная или питательная	Белок молока козеин, альбумин яиц птиц и рептилий, клейковина семян пшеницы, зеин семян кукурузы
8. Токсины	Защитная	Токсины бактерий, растений и животных
9. Различные типы белков	Энергетическая. При распаде 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии

 

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

 

Нуклеиновые кислоты были впервые открыты в ядрах лейкоцитов в 1869 И.Ф. Мишером, в связи с чем и получили свое название. Есть 2 вида нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Молекулы нуклеиновых кислот представляют собой длинные полимерные цепочки, мономерами которых являются нуклеотиды.

Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты.

СХЕМА СТРОЕНИЯ НУКЛЕОТИДА

Азотистое основание Аденин – А Тимин – Т Цитозин – Ц Гуанин – Г Урацил - У

Углевод: Рибоза или дезоксирибоза

Остаток фосфорной кислоты

Запомните: последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК всегда строго индивидуальна и неповторима для каждого биологического вида. Последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК определяет наследственную информацию клетки. структуру молекулы ДНК раскрыли в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик.

 

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДНК И РНК

Признаки	ДНК	РНК
Местонахождение в клетке	У эукариот – ядро, митохондрии, хлоропласты, у прокариот - цитоплазма	Ядро, митохондрии, хлоропласты, цитоплазма, рибосомы
Строение	Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат дезоксирибозу, одно из 4 азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и тимин и остаток фосфорной кислоты	Нуклеотиды входящие в состав РНК, содержит моносахарид рибозу, одно из 4 азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин и урацил и остаток фосфорной кислоты
Структура	Состоит из 2 полинуклеотидных цепочек, скрученных в виде двойной спирали в направлении слева направо. Нуклеотиды (мономеры) одной из цепочек соединяются парами с нуклеотидами другой цепочки посредством соединения их азотистых оснований по принципу комплементарности: А-Т; Г -Ц	Состоит из одинарной полинуклеотидной цепочки
Функции	Носитель наследственной информации: участки ДНК, кодирующие определенный белок, являются генами	Обеспечивают синтез в клетке специфических для нее белков. Типы РНК: и –РНК – переносит информацию о первичной структуре белка; т – РНК – переносит аминокислоты к месту синтеза белка; р- РНК – вместе с белками образуют мельчайшие органоиды клетки – рибосомы, в которых происходит синтез белка

 

Специфические свойства ДНК

Молекула ДНК состоит из 2 полинуклеотидных цепей. При этом способность нуклеотидов к избирательному соединению в пары называется комплементарностью.

На свойстве комплементарности основана способность молекулы ДНК удваиваться. Процесс удвоения ДНК называется репликацией.

Репликация начинается с того, что двойная спираль ДНК временно раскручивается под действием фермента. Постоянно к каждому из двух цепочек достраивается комплементарная ей половина из соответствующих нуклеотидов. В результате получаются две молекулы ДНК, у каждого из которых одна половина происходит от родительской молекулы, а другая является вновь синтезированной, то есть две новые молекулы ДНК представляют собой точную копию исходной молекулы. Способность ДНК к удвоению позволяет при делении клетки передать наследственную информацию во вновь образующиеся клетки.

 

АТФ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ И ДРУГИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ КЛЕТКИ.

 

Аденозинтрифосфат – это нуклеотид, который играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах и известен в первую очередь как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.

 

АТФ был открыт в 1929 г. Карлом Ломанном, а в 1941 Фриц Липман показал, что АТФ является основным энергии в клетке.

СТРУКТУРА АДЕНОЗИНТРИФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

АДЕНИН (азотистое основание)

РИБОЗА (моносахарид)

3 ОСТАТКА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, Соединенных макроэнергетической связью

 

АТФ относится к так называемым макроэнергетическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэнергетических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением одного или двух остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным около 40 кДж/моль.

АТФ + H2O - АДФ + H3PO4 + энергия

АДФ + H2O - АМФ + H3PO4 + энергия

Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.

В организме АТФ синтезируется из АДФ с использованием энергии окисляющихся веществ:

АДФ +H3PO4 + энергия - АТФ +Н2О

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ. Так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ проходит в среднем 2000-3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день), то есть запаса АТФ в организме практически не создается и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

 

Витамины – группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы.

Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов.

Витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ. Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступает характерные и опасные патологические изменения в организме.

Большинство витаминов не синтезируется в организме человека, поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминоминеральных комплексов и пищевых добавок.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны два принципиальных патологических состояния: недостаток витаминов – гиповитаминоз (полное отсутствие витаминов – авитаминоз), и избыток витаминов – гипервитаминоз.

 

ВИТАМИНЫ
Жирорастворимые – А, D E F К	Водорастворимые – B C PP

 

 

Катализ– явление ускорения реакции без изменения ее общего результата.

Катализаторы– вещества, изменяющие скорость химических реакций, но не входящих в состав продуктов реакции.

Ферменты – биологические катализаторы.

Фермент= белок + кофермент (небелковое соединение)

 

МЕХАНИЗМ РАБОТЫ ФЕРМЕНТА

 

Фермент + субстрат = комплекс фермент и субстрат = фермент + продукт

 

 

ВИРУСЫ

 

Вирус – микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов. Вирусы являются облигатными паразитами – они не способны размножаться вне клетки. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами, или фагами). Вирусы обладают наследственностью и изменчивостью.

Вирусы представляют собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенные в защитную белковую оболочку (капсид). Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК.

Вирусы являются одной из самых распространенных форм существования органической материи на планете по численности: воды Мирового океана содержат колоссальное количество бактериофагов – около 10 в 11 степени частиц на миллилитр воды.

 

 

ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ ВИРУСОВ

1. Мельчайшие размеры (проходят через бактериальные фильтры и не видны в оптический микроскоп).

2. Строгий паразитизм в клетках живого организма.

3. Отсутствие собственного обмена веществ.

4. Неклеточная форма жизни.

 

РАЗМНОЖЕНИЕ ВИРУСОВ

1 фаза – прикрепление вирусных частиц к клетке хозяина.

2 фаза – проникновение вируса внутрь клетки.

3 фаза – внутриклеточное размножение вируса.

4 фаза – выход новых вирусных частиц из клетки.

 

Вирусы, мельчайшие на Земле организмы, резко отличаются от других форм живого, так как не имеют клеточного строения. Их размеры 20 – 300 нм, поэтому они легко могут проходить через любые фильтры.

Существование вирусов было доказано в 1892 году русским ботаником Д.И. Ивановским. Все вирусы – внутриклеточные паразиты, в клетках живых организмов, проявляют все признаки живого. Распространены повсеместно.

В зависимости от продолжительности пребывания вируса в клетке и характера изменения ее функционирования различают 3 типа вирусной инфекции:

Вирусная инфекция
Литическая	Персистентная	Латентная
Образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, при этом она разрывается и гибнет а вышедшие из нее вирусы поражают новые клетки	Новые вирусы покидают клетку хозяина постепенно, при этом клетка продолжает жить и делиться, производя новые вирусы	Генетический материал в хромосомы клетки и при ее делении воспроизводится и передается дочерним клеткам.

 

По строению различают 2 типа вирусов:

Простые: состоят из нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК и белковой оболочки (ВТМ)

Сложные: состоят из нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК, белковой оболочки, могут содержать липротеидную мембрану, углеводы и ферменты. (Вирус гриппа, герпеса)

В состав вирусов могут входить одноцепочечные или двухцепочечные ДНК или РНК.

Капсид защищает генетический материал вируса от действия ферментов и УФ излучения, и способствует осаждению вируса на клеточную мембрану, благодаря своим рецепторам, которые комплементарны рецепторам клеточной мембраны. Поэтому вирусы поражают строго определенных хозяев.

В 1915 г. Тоутом были открыты вирусы бактерий – бактериофаги. Они способны проникать в клетку бактерий и разрушать их.

Строение бактериофага
Головка	Полый стержень	Базальная пластинка
Внутри находится спираль ДНК	Окруженный чехлом из сократительного белка. За счет сократительной реакции происходит вспрыскивание ДНК в бактериальную клетку	На ней закреплены 6 нитей, спомощью которых бактериофаг осаждается на оболочку бактерий.