Презентація "Нуклеїнові кислоти"

Тема: ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ МЕДИЧНИЙ КОЛЕДЖ БУКОВИНСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО МЕДИЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ Нуклеїнові кислоти їх будова, властивості та роль в життєдіяльності організмів. Навчальна дисципліна «Біологія» спеціальність:«Лікувальна справа» «Сестринська справа» Викладач біології Лиса О.М.

ДАНА ПРЕЗЕНТАЦІЯ МОЖЕ БУТИ ВИКОРИСТАНА ДО ТЕМИ: Нуклеїнові кислоти їх будова, властивості та роль в життєдіяльності організмів.

Нуклеїнові кислоти містяться в усіх живих організмах і виконують унікальні біологічні функції. Це такі функції - збереження, відтворення, реалізація і передача генетичної інформації у ряді поколінь.

Розробка нових методів профілактики для виявлення і попередження пошкоджень ДНК Зменшення ризиків які призводять до пошкоджень ДНК МОТИВАЦІЯ

1. Розширити знання про будову, властивості і функції нуклеїнових кислот. 2. Знати і вміти застосовувати правило Чаргафа. 3. Вміти пояснити такі процеси, як реплікація і репарація ДНК. 4. Знати які види РНК існують в клітині і їх функції. 5. Виявити чим ДНК відрізняється від РНК.

План Будова нуклеїнових кислот. Функції нуклеїнових кислот. Самодвоєння (реплікація) ДНК. Типи нуклеїнових кислот. Види РНК. Біологічна роль нуклеїнових кислот пов'язана з молекулярними основами спадковості.

Нуклеїнові кислоти Нуклеїнові кислоти (лат. nucleus — ядро). Ці речовини вперше було виявлено і виділено з ядер клітин. Є два види нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова (ДНК) і рибонуклеїнова (РНК). Основна кількість ДНК зосереджена в хромосомах клітини і лише невелика її кількість міститься в мітохондріях і пластидах. РНК міститься в ядерцях, а також у цитоплазмі.

ДНК вперше було відкрите Иоганом Фрідріхом Мішером в 1869 р. Фрідріх був біологом, фізіологом і гістологом, родом із Швейцарії.

Структуру подвійної спіралі ДНК продовжили вивчати Френсіс Крік і Джеймсон Уотсон, які в 1953 р. на основі рентгеноструктурних даних отримали тривимірне зображення ДНК.

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК)

Молекула ДНК — це дуже довгий полінуклеотидний ланцюг, довжина його може досягати десяти міліметрів. Так, вважають, що сумарна довжина молекул ДНК 46 хромосом однієї клітини людини становить 170—180 см. Відповідно дуже велика і молекулярна маса ДНК (сотні мільйонів умовних одиниць). Кожна молекула ДНК складається з двох сполучених між собою ланцюгів нуклеотидів. До складу кожного нуклеотиду входять: азотиста основа, дезоксирибоза і фосфорна кислота. Всього в ДНК є чотири види азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), тимін (Т) і цитозин (Ц).

Молекула ДНК складається із чотирьох азотистих основ: -аденін, -гуанін, -цитозин, -тимін.

Нуклеїнові кислоти – це біополімери, мономерами в яких є нуклеотиди. До складу нуклеотиду входять: 1. Моносахарид - це може бути рибоза або дезоксирибоза 2. Нітратні основи – аденін, гуанін, тимін(урацил), цитозин 3. Залишок ортофосфатної кислоти. .

Нуклеотиди різняться лише азотистими основами. Назва нуклеотидів також пов'язана з назвою нуклеозидів (сполук азотистих основ з пентозою) цих основ. Наприклад, нуклеотид, який містить аденін, утворюється приєднанням залишку фосфорної кислоти до аденозинового нуклеозиду (аденін + рибоза або дезоксирибоза), називається аденіловим. Відповідно утворюються нуклеотиди гуанозинового, уридинового, цитидинового і тимідинового нуклеозидів.

Ось азотисті основи, що ідеально підходять один до одного утворюючи міцні водневі зв'язки: Аденін-тимін Гуанін-цитозин

Зв’язки між нуклеотидами в одному ланцюзі ДНК Утворюються фосфоефірні зв’язки між дезоксирибозою одного нуклеотиду і залишком фосфорної кислоти другого нуклеотиду

Зв’язки між ланцюгами в молекулі ДНК Утворюються за допомогою водневих зв’язків між азотистими основами, які входять в склад ланцюгів

Комплементарність Комплементарність - це принцип взаємної відповідності парних нуклеотидів або з’єднання нуклеотидів попарно

Принцип комплементарності

Принцип комплементарності В 1905 г. Едвін Чаргаф побачив: Число пуринових основ рівне числу пиримідинових основ. Число «А» = «Т», число «Г» = «Ц». (А + Т) + (Г + Ц) = 100% А Г Ц Т Т А Т Ц Г А А Т

Комплементарність – здатність нітратних основ утворювати між собою водневі зв’язки. Якщо відома послідовність основ в одному ланцюзі ДНК, то завдяки специфічності парування, комплементарності двох ланцюгів стає відомою і послідовність основ у другому ланцюзі. У молекулі ДНК, що складається із двох полінуклеотидних ланцюгів, виділяють первинну, вторинну і третинну структури. Первинна структура становить лінійну послідовність нуклеотидів в одному ланцюзі. У такій формі ДНК у природі не існує, але саме ця структура визначає всі властивості ДНК. Вторинна структура – це два полінуклеотидні ланцюги, кожний з яких закручений у спіраль вправо та обидва закручені вправо навкруги однієї осі. Третинна структура ДНК формується тільки у зв’язку з білками та слугує для більш компактного упакування ДНК у ядрі. Молекули РНК не дивлячи на те, що вони є одноланцюговими також мають первинну, вторинну та третинну структури

Первинна структура – лінійна послідовність нуклеотидів в одному ланцюгу. В такій формі НК природі не існують, але саме вона визначає усі її властивості. Вторинна структура – два полінуклеотидні ланцюги, кожний з яких закручений у спіраль вправо навкруги своєї осі. Третинна структура - повна просторова будова єдиної молекули, просторове взаємовідношення вторинних структур одна до одної.

Завдання на закріплення 1. Вміст аденінових нуклеотидів А в молекулі ДНК дорівнює 20%. Визначте вміст всіх нуклеотидів. 2. Побудуйте другу частину ДНК, за принципом комплементарності.

Провірте себе – правильні відповіді 1. Вміст нуклеотидів в ДНК: А – 20% Т – 20% (дорівнює А) Г – (100 - 2Ч20):2 = = 30% Ц – 30% (дорівнює Г) 2. Структура ділянки двох ланцюгів ДНК: А – Ц – Г – Т Т – Г – Ц – А

Лінійна довжина одного нуклеотида в нуклеїновій кислоті L(l н) = 0,34 нм = 3,4 ангстрем Середня молекулярна маса одного нуклеотида Mr н = 345.м. (Da) Мономери нуклеїнових кислот (ДНК, РНК).

Нуклеїнові кислоти добре розчиняються у воді, практично не розчиняються в органічних розчинниках. Дуже чутливі до дії температури і критичних значень рівня pH. Молекули ДНК з високою молекулярною масою, виділені з природних джерел, здатні фрагментуватися під дією механічних сил, наприклад при перемішуванні розчину. Нуклеїнові кислоти фрагментуються ферментами - нуклеазами. Фрагмент полімерного ланцюжка ДНК Фізичні властивості

Дезоксирибонуклеї́нова кислота́ (ДНК) — один із типів природних нуклеїнових кислот Основна роль ДНК: зберігання спадкової інформації(репарація); передача з покоління в покоління(реплікація); реалізація генетичної програми розвитку та функціонування живих організмів(транскрипція).

Структура частини подвійної спіралі ДНК З хімічної точки зору, ДНК — це довга полімерна молекула, що складається з послідовності блоків — нуклеотидів. Кожний нуклеотид складається з: Азотистої основи; Цукру(дезоксирибози) Фосфатної групи. У переважній більшості випадків (окрім деяких вірусів, що містять одноланцюжкові ДНК) макромолекула ДНК складається з двох ланцюжків, орієнтованих азотистими основами один проти одного. Ця дволанцюжкова молекула утворює спіраль.

Функції ДНК Репарація Пошкодження ДНК, що призвели до великого числа розірваних хромосом. Репарація ДНК (від англ. DNA repair — «ремонт ДНК») — набір процесів, за допомогою яких клітина знаходить і виправляє пошкодження молекул ДНК, які кодують її геном.

Редуплікація (лат.— подвоєння), реплікація (англ.—відбиток) ДНК — процес самовідтворення макромолекул нуклеїнових кислот, який забезпечує точне копіювання генетичної інформації і передавання її з покоління в покоління. Самоподвоєння молекули ДНК відбувається в період інтерфази перед поділом клітин. При цьому молекула ДНК розкручується і з одного кінця спіраль розділяється на окремі ланцюги. Біля кожного з них із вільних нуклеотидів, які є в ядрі клітини, розпочинається синтез другого ланцюга ДНК. Цей синтез відбувається запринципом комплементарності. В результаті замість однієї молекули ДНК утворюються дві молекули такого самого нуклеотидного складу, як і початкова. Один ланцюг у кожній новоутвореній молекулі ДНК походить відпочаткової молекули (материнський ланцюг), а другий синтезується заново (дочірній). Як процес розділення молекули ДНК на два ланцюги, так і процес синтезу нових ланцюгів здійснюється за рахунок дії ферментів (ДНК-полімерази, ДНК-лігази).

1) ланцюг, що відстає, 2) ланцюг-лідер, 3) ДНК-полімераза І, 4) ДНК-лігаза, 5) РНК-праймер, 6) ДНК-праймаза, 7) фрагмент Оказакі, 8) ДНК-полімераза ІІ, 9) хеліказа, 10) дестабілізуючі білки, 11) ДНК-топоізомераза Реплікація-синтез нових молекул ДНК

1. Комплементарність

Новий ланцюг Старий ланцюг 4. Напівконсервативність

2. Антипаралельність 3. Уніполярність

3’ 5’ 5’ 3’ Лідируючий ланцюг Запізнюючий ланцюг РНК-затравка затравка Фрагменти Оказакі 5. Преривчастість

РНК 3’ 5’ 5’ Кінець молекули недореплікований Теломераза

3’ 5’ Теломераза

5’ Теломераза Теломераза …ЦЦЦААУЦ ЦЦЦААУЦ 5’ 3’

Теломераза 3’ теломера 3’ 5’ 5’ Затравка Лігаза

Теломераза 3’ 5’ Затравка 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’

Теломераза 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 5’ 3’

Місце локалізації та синтез нових молекул ДНК

Утворення РНК шляхом транскрипції

Транскрипція Транскрипція — процес синтезу РНК з використанням ДНК в якості матриці, що відбувається у всіх живих клітинах, іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.

РНК (рибонуклеїнова кислота) — клас нуклеїнових кислот, лінійних полімерів нуклеотидів, до складу яких входять залишок фосфорної кислоти, рибоза і азотисті основи — аденін, цитозин, гуанін і урацил (на відміну від ДНК, що містить замість урацила тимін).

Види РНК: і- РНК, р-РНК

Види РНК: ТРАНСПОРТНА РНК Містить 70-90 нуклеотидів, приєднує амінокислоти, транспортує їх до місця синтезу білка, “впізнає” за принципом компліментарності ділянку і-РНК яка відповідає певній амінокислоті що транспортується, визначає місце розташування амінокислоти на рибосомі. Становить близько 80% загальної кількості усієї РНК.

1. Зберігання спадкової інформації 2. Передача спадкової інформації від покоління до покоління Функції ДНК 3. Роль матриці в процесі передачі генетичної інформації до місця синтезу білка

Розрізняють три види РНК: інформаційну (іРНК), або матричну (мРНК), яка служить матрицею для синтезу білка, транспортну (тРНК), що використовується для перенесення амінокислот до рибосом і рибосомальну (рРНК). Остання належить до складу рибосом, на яких безпосередньо відбувається збирання поліпептидного ланцюга.

Пошкодження ДНК Інтеркальована хімічна сполука, що знаходиться в середині спіралі ДНК, — бензопірен, основний мутаген тютюнового диму ОСНОВНІ МУТАГЕНИ Окислюючі речовини Алкілюючі речовини Високоенергетична Електромагнітна радіація  Рентгенівське випромінювання Ультрафіолетове випромінювання

Структура теломер. Зеленим кольором позначений іон металу, хелатований в центрі структури На кінцях лінійних хромосом є спеціалізовані структури ДНК, що називаються теломерами. Основна функція цих ділянок — підтримка цілісності кінців хромосом. Оскільки звичайна ДНК-полімераза не може реплікувати 3'-кінці хромосом, спеціальний фермент — теломераза — після кожного поділу клітини додає до хромосом повторювані ділянки ДНК, теломери. Теломери також захищають кінці ДНК від деградації екзонуклеазами і запобігають активації систем репарації, які запускаються у відповідь на розриви ДНК. У клітинах людини теломери зазвичай представлені одноланцюжковою ДНК і складаються з декількох тисяч одиниць послідовності TTAGGG, що повторюються. Ці послідовності з високим вмістом гуаніну стабілізують кінці хромосом, формуючи дуже незвичайні структури, які називають G-квадруплексами і які складаються з чотирьох, а не двох взаємодіючих основ. Чотири гуанінових основи, всі атоми яких знаходяться в одній площині, утворюють пластинку, стабілізовану водневими зв'язками між основами і хелатованим у центрі іоном металу (найчастіше калію). Ці пластинки складаються стопкою одна над іншою.

Хромосоми - це носії інформації в ядрах клітини, які складаються із молекул ДНК

ГЕНОМ Геном - сукупність генів, що містяться в гаплоїдному (одинарному) наборі хромосом даного організму. Диплоїдні організми містять 2 геному - батьківський і материнський. Термін «геном» в сучасній генетиці вживають і по відношенню до сукупності генів у бактерій, вірусів, органел (мітохондріальний геном, геном хлоропластів). У нуклеотидної послідовності ДНК закодована генетична інформація про всіх ознаках виду і особливості індивідуума - її генотип (спадкова конституція організму).

Види нуклеїнових кислот

Місцезнаходження ДНК в клітині Ядро Мітохондрії Пластиди Хлоропласт Митохондрия Ядро

Біологічна роль нуклеїнових кислот пов'язана з молекулярними основами спадковості.

син БАТЬКО сестра брат

Дякую за увагу!