g9b-1.3· Глава 1: Химический состав живых организмов· ~13 мин

Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК

Нуклеотиды, строение ДНК/РНК, комплементарность, АТФ.

Нуклеиновые кислоты — важнейшие биополимеры, которые управляют хранением наследственной информации в клетке и синтезом белка. Их мономером является нуклеотид: каждый нуклеотид состоит из азотистого основания + сахара-пентозы + остатка фосфорной кислоты. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) представляет собой двойную спираль; её сахар — дезоксирибоза, а азотистые основания — аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T). Комплементарные пары, соединяющие две цепи: A с T (две водородные связи) и G с C (три водородные связи) — правило Чаргаффа: A=T, G=C. ДНК находится в ядре, хранит наследственную информацию и удваивается путём репликации. РНК (рибонуклеиновая кислота) одноцепочечная; её сахар — рибоза, вместо T она содержит урацил (U). Существует три вида РНК: мРНК (матричная РНК) — переносит генетическую информацию из ядра к рибосоме; тРНК (транспортная) — доставляет аминокислоты к рибосоме; рРНК (рибосомная) — входит в состав рибосомы. АТФ (аденозинтрифосфат) — построенная на основе одного нуклеотида универсальная энергетическая валюта клетки: разрыв двух макроэргических связей высвобождает энергию.

📌Пример

Например, если участок цепи ДНК имеет вид 5′-AATGGC-3′, то комплементарная цепь будет 3′-TTACCG-5′ (поскольку G=гуанин, C=цитозин, применяется правило A→T, A→T, T→A, G→C, G→C, C→G).

Графики

Двойная спираль ДНК: сахаро-фосфатный остов и комплементарные пары оснований (A=T, G≡C)
Двойная спираль ДНК: сахаро-фосфатный остов и комплементарные пары оснований (A=T, G≡C)

Ключевые термины

Нуклеотид — Мономер нуклеиновых кислот; состоит из азотистого основания, пентозного сахара и остатка фосфорной кислоты.
ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота) — Нуклеиновая кислота с двойной спиралью; её сахар — дезоксирибоза, азотистые основания — аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T). Находится в ядре и хранит наследственную информацию.
РНК (Рибонуклеиновая кислота) — Одноцепочечная нуклеиновая кислота; её сахар — рибоза, вместо тимина содержит урацил (U). Участвует в синтезе белка.
Правило комплементарности — В ДНК две цепи связываются друг с другом путём спаривания азотистых оснований: аденин (A) с тимином (T) образует две водородные связи, гуанин (G) с цитозином (C) — три водородные связи.
Правило Чаргаффа — В ДНК количество аденина равно количеству тимина, количество гуанина равно количеству цитозина: A=T, G=C. Это количественное выражение комплементарного спаривания.
АТФ (Аденозинтрифосфат) — Универсальная энергетическая валюта клетки, построенная на основе одного нуклеотида; разрыв двух макроэргических связей высвобождает энергию.
Сравнение ДНК и РНК
ХарактеристикаДНКРНК
Структура цепиДвойная спиральОдноцепочечная
Пентозный сахарДезоксирибозаРибоза
Азотистые основанияA, G, C, TA, G, C, U
МестонахождениеЯдроЯдро, цитоплазма, рибосомы
ФункцияХранение и передача наследственной информацииУчастие в синтезе белка

Таблица 1. Основные различия между ДНК и РНК

✎Построение комплементарной цепи ДНК
  1. 1Дана цепь: Фрагмент первой цепи ДНК: 5′-AATGGC-3′
  2. 2Применение правила: Согласно правилу комплементарности: напротив A пишется T, напротив T — A, напротив G — C, напротив C — G.
  3. 3Пошаговое спаривание: A→T, A→T, T→A, G→C, G→C, C→G
  4. 4Результат: Комплементарная (вторая) цепь: 3′-TTACCG-5′. Полученные пары соответствуют правилу Чаргаффа: количество A равно количеству T, количество G равно количеству C.
🚫Частая ошибка

Самая распространённая ошибка: считать, что в ДНК содержится урацил (U), а в РНК — тимин (T). На самом деле в ДНК находится тимин (T), а в РНК — урацил (U). Тимин присущ только ДНК, урацил — только РНК.

💡Заметка

Чтобы запомнить комплементарные пары: A всегда спаривается с T (в ДНК) или с U (в РНК), а G всегда спаривается с C. В составе АТФ (аденозинтрифосфат) тимина НЕТ — буква «Т» в названии означает «трифосфат», то есть три фосфатных остатка, а не тимин. АТФ — это нуклеотид, а не нуклеиновая кислота.

Правила

  1. 1Каждый нуклеотид состоит из трёх компонентов: азотистое основание + пентоза (сахар) + остаток фосфорной кислоты.
  2. 2ДНК — двойная спираль, содержит сахар дезоксирибозу; комплементарные пары: A-T и G-C (правило Чаргаффа: A=T, G=C).
  3. 3РНК одноцепочечная, содержит рибозу и вместо тимина — урацил (U); U образует пару с аденином (A).
  4. 4У РНК есть три функциональных вида: мРНК (матричная), тРНК (транспортная), рРНК (рибосомная).
  5. 5АТФ — универсальная энергетическая валюта клетки; разрыв макроэргических связей высвобождает энергию.

Тренировка

10 лёгких · 10 средних · 10 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс