Органические вещества клетки: нуклеиновые кислоты и АТФ
Строение и функции ДНК. Молекула ДНК характеризуется крупными размерами и большой молекулярной массой. Она представляет собой две цепи. Эти цепи закручены вправо вокруг общей воображаемой оси и образуют двойную спираль. Мономерами молекул ДНК являются нуклеотиды, поэтому можно считать, что каждая цепь – это полинуклеотид.
Каждый нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания, углевода дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты (рис. 2).Существуют четыре типа нуклеотидов ДНК, различающихся азотистыми основаниями. Каждый нуклеотид может содержать лишь одно азотистое основание: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т).
Соединение нуклеотидов в полимерную цепь происходит благодаря образованию прочной ковалентной связи между дезоксирибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого, что придает стабильность всей полинуклеотидной цепи (см. рис. 2).
Две полинуклеотидные цепи соединяются между собой по принципу комплементарности. Комплементарность означает взаимное химическое и геометрическое соответствие, обеспечивающее связь дополняющих друг друга структур. Комплементарными парами в молекуле ДНК являются нуклеотиды, содержащие аденин (А) – тимин (Т); гуанин (Г) – цитозин (Ц).Между комплементарными азотистыми основаниями, находящимися в разных цепях ДНК, возникают водородные связи: в паре А–Т – две связи, в паре Г–Ц – три связи. ДНК в комплексе с белками образует хроматин. Перед началом деления клетки цепи хроматина в ядрах клеток, многократно свернувшись в суперспирали, формируются в видимые под световым микроскопом структуры – хромосомы. Вследствие этого изначальная длина ДНК, достигающая нескольких десятков сантиметров, уменьшается до нескольких микрометров (см. рис. 2). В интерфазе перед делением клетки происходит репликация (самоудвоение) ДНК. Сущность процесса репликации заключается в том, что под влиянием специальных ферментов водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями разрываются, и двойная полинуклеотидная спираль ДНК начинает раскручиваться с одного конца, и на каждой цепи синтезируется новая цепь. Другими словами, на матрице (образец, по которому формируется копия) каждой из освободившейся полинуклеотидной цепи ДНК собирается новая цепь из свободных нуклеотидов, находящихся в окружающей ее среде, по принципу комплементарности (рис. 3).
|
|
|
В каждой образовавшейся дочерней молекуле ДНК одна цепь материнская, другая – вновь синтезированная. Дочерние ДНК являются точной копией друг друга и одновременно копией материнской молекулы ДНК. Таким образом, последовательность одной цепи определяет последовательность другой. Этот ферментативный процесс идет с использованием энергии АТФ.
|
|
|
Кроме ядра, собственную ДНК содержат такие клеточные органоиды, как митохондрии и пластиды. Ядерная ДНК представляет собой линейную молекулу, а ДНК, находящаяся в пластидах и митохондриях, имеет кольцевую структуру и не образует комплексов с белками.
Структура и функции РНК. Строение молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК) во многом сходно со строением молекул ДНК. РНК также представляет собой полинуклеотид, но ее молекула одноцепочечная. Мономером РНК является нуклеотид. Однако нуклеотиды, образующие молекулу РНК, несколько отличаются от нуклеотидов ДНК: вместо углевода дезоксирибозы в их состав входит рибоза, а вместо азотистого основания тимина (Т) – близкое по строению азотистое основание урацил (У).
В клетке содержится несколько видов РНК. Молекулы рибосомальной РНК (рРНК) в комплексе с белками образуют рибосомы. Транспортные РНК (тРНК) переносят аминокислоты к месту синтеза белка – к рибосомам. Третий вид РНК – матричная РНК (мРНК). Это наиболее разнообразная по размерам и структуре группа молекул РНК; мРНК служит матрицей для сборки белковых молекул на рибосомах. Все мРНК объединены общей функцией: они участвуют в передаче закодированной наследственной информации из ядра в цитоплазму, на рибосомы (к месту синтеза белковых молекул).
|
|
|
Рис. 2. Строение ДНК 
Рис. 3. Схема репликации молекулы ДНК
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). По химической структуре АТФ – нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Как известно, нуклеотиды служат мономерами нуклеиновых кислот, однако некоторые нуклеотиды выполняют и другие функции. Например, нуклеотид АТФ (аденозинтрифосфат) поставляет энергию для большинства химических реакций, протекающих в живой клетке.Молекула АТФ включает цепочку из трех остатков фосфорной кислоты, присоединенных к рибозе, которая, в 
Рис. 4. Схема строения АТФ
в свою очередь, соединена с азотистым основанием аденином (рис. 4). Соединение аденина с рибозой образует аденозин, отсюда и название – аденозинтрифосфорная кислота.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 913; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!