Vrste nukleinskih kiselina. Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina u stanicama: deoksi ribonukleinska kiselina(DNK) i ribonukleinske kiseline (RNA). Ovi biopolimeri se sastoje od monomera zvanih nukleotidi. Nukleotidni monomeri DNK i RNK slični su po osnovnim strukturnim karakteristikama. Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente povezane jakim hemijskim vezama.

Svaki od nukleotida koji čine RNK sadrži petougljični šećer - ribozu; jedan od četiri organska jedinjenja koje se zovu azotne baze - adenin, gvanin, citozin, uracil (A, G, C, U); ostatak fosforne kiseline.

Nukleotidi koji čine DNK sadrže šećer od pet ugljenika - deoksiribozu, jednu od četiri azotne baze: adenin, gvanin, citozin, timin (A, G, C, T); ostatak fosforne kiseline.

U sastavu nukleotida, dušična baza je vezana za molekul riboze (ili deoksiriboze) s jedne strane, a ostatak fosforne kiseline s druge strane. Nukleotidi su međusobno povezani dugim lancima. Okosnicu takvog lanca čine redovno naizmjenični ostaci šećera i fosforne kiseline, a bočne grupe ovog lanca čine četiri vrste azotnih baza koje se nepravilno izmjenjuju.

Rice. 7. Dijagram strukture DNK. Tačke označavaju vodonične veze

Molekul DNK je struktura koja se sastoji od dva lanca, koji su međusobno povezani cijelom svojom dužinom vodoničnim vezama (slika 7). Ova struktura, jedinstvena za molekule DNK, naziva se dvostruka spirala. Karakteristika strukture DNK je da naspram azotne baze A u jednom lancu leži azotna baza T u drugom lancu, a naspram azotne baze G je uvek azotna baza C. Šematski, ono što je rečeno može se izraziti na sledeći način :

A (adenin) - T (timin)
T (timin) - A (adenin)
G (gvanin) - C (citozin)
C (citozin) - G (gvanin)

Ovi parovi baza se nazivaju komplementarne baze (komplementarne jedna drugu). DNK lanci u kojima se baze nalaze komplementarno jedna drugoj nazivaju se komplementarni lanci. Slika 8 prikazuje dva lanca DNK koji su povezani komplementarnim regionima.

Rice. 8. Presjek dvolančane DNK molekule

Model strukture molekule DNK predložili su J. Watson i F. Crick 1953. godine. U potpunosti je eksperimentalno potvrđen i izuzetno reproduciran. važnu ulogu u razvoju molekularna biologija i genetika.

Redosled rasporeda nukleotida u molekulima DNK određuje redosled rasporeda aminokiselina u linearnim proteinskim molekulima, odnosno njihovu primarnu strukturu. Skup proteina (enzimi, hormoni, itd.) određuje svojstva ćelije i organizma. Molekuli DNK pohranjuju informacije o ovim svojstvima i prenose ih na generacije potomaka, tj. nasljedne informacije. Molekuli DNK se uglavnom nalaze u jezgrima ćelija iu malim količinama u mitohondrijima i hloroplastima.

Glavne vrste RNK. Nasljedne informacije pohranjene u molekulima DNK realiziraju se kroz proteinske molekule. Informacije o strukturi proteina prenose se u citoplazmu pomoću posebnih RNA molekula, koje se nazivaju glasnička RNA (mRNA). Messenger RNA se prenosi u citoplazmu, gdje dolazi do sinteze proteina uz pomoć posebnih organela - ribozoma. Glasnička RNK, koja je izgrađena komplementarno jednom od lanaca DNK, određuje redoslijed aminokiselina u proteinskim molekulima. U sintezi proteina učestvuje i druga vrsta RNK - transportna RNK (tRNA), koja dovodi aminokiseline do mesta formiranja proteinskih molekula - ribozoma, svojevrsnih fabrika za proizvodnju proteina.

Ribosomi sadrže treću vrstu RNK, takozvanu ribosomalnu RNK (rRNA), koja određuje strukturu i funkcioniranje ribozoma.

Svaki RNK molekul, za razliku od molekula DNK, predstavljen je jednim lancem; Sadrži ribozu umjesto dezoksiriboze i uracil umjesto timina.

Dakle, nukleinske kiseline obavljaju najvažnije biološke funkcije u ćeliji. DNK pohranjuje nasljedne informacije o svim svojstvima ćelije i organizma u cjelini. Različite vrste RNK sudjeluju u implementaciji nasljednih informacija kroz sintezu proteina.

1. Pogledajte sliku 7 i recite šta je posebno u strukturi molekula DNK. Koje komponente čine nukleotide?
2. Zašto se konzistentnost sadržaja DNK u različitim ćelijama tela smatra dokazom da je DNK genetski materijal?
3. Koristeći tabelu, dajte komparativne karakteristike DNK i RNK.

1. Fragment jednog lanca DNK ima sljedeći sastav: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. Završite drugi lanac.
2. Timini čine 20% molekula DNK. ukupan broj azotne baze. Odrediti količinu dušičnih baza adenina, guanina i citozina.
3. Koje su sličnosti i razlike između proteina i nukleinskih kiselina?

Sadržaj DNK u organima i tkivima životinja i ljudi uveliko varira i, po pravilu, što je veći broj ćelijskih jezgara po jedinici mase tkiva. Posebno je velika količina DNK (oko 2,5% vlažne težine) u timusnoj žlijezdi, koja se sastoji uglavnom od limfocita s velikim jezgrima. Prilično mnogo DNK nalazi se u slezeni (0,7-0,9%), malo (0,05-0,08%) u mozgu i mišićima, gdje nuklearna materija čini mnogo manji udio. U ranim fazama embrionalnog razvoja ovi organi sadrže više DNK, ali se njegov sadržaj smanjuje tokom ontogeneze kako dolazi do diferencijacije. Međutim, količina DNK po ćelijskom jezgru koje sadrži diploidni set hromozoma je gotovo konstantna za svaki biološke vrste. Shodno tome, količina DNK u jezgrama zametnih ćelija je upola manja. Iz istog razloga različiti fiziološki i patološki faktori gotovo da nemaju utjecaja na sadržaj DNK u tkivima, a tijekom gladovanja, na primjer, relativni sadržaj DNK se čak povećava zbog smanjenja koncentracije drugih supstanci (proteini, ugljikohidrati, lipidi). , RNA). Kod svih sisara količina DNK u diploidnom jezgru je skoro ista i iznosi oko 6 1012 g, kod ptica je oko 2,5 10-12, u različite vrste za ribe, vodozemce i protozoe varira u značajnim granicama.

U bakterijama, jedan divovski molekul DNK formira genofor koji odgovara hromozomu viših organizama. Dakle, u Escherichia coli, molekulska težina takve prstenaste molekule dvostruke spirale dostiže oko 2,5-109 i dužinu koja prelazi 1,2 mm. Ovaj ogromni molekul je čvrsto spakovan u mali " nuklearna oblast» bakterije i povezan je s bakterijskom membranom.

U hromozomima viših organizama (eukariota), DNK je kompleksiran sa proteinima, uglavnom histonima; Svaki hromozom očigledno sadrži jednu molekulu DNK dugu do nekoliko centimetara i molekulsku težinu do nekoliko desetina milijardi. Takvi ogromni molekuli uklapaju se u jezgro ćelije i u mitotičke hromozome duge nekoliko mikrometara. Dio DNK ostaje nevezan za proteine; područja nevezane DNK isprepletena su blokovima histonske DNK. Pokazalo se da takvi blokovi sadrže dva histonska molekula 4 tipa: Hda, Hab, Hg i H4.

Osim u ćelijskom jezgru, DNK se nalazi u mitohondrijima i hloroplastima. Količina takve DNK je obično mala i čini mali dio ukupne DNK ćelije. Međutim, u oocitima i dalje ranim fazama Tokom embrionalnog razvoja životinja, velika većina DNK je lokalizirana u citoplazmi, uglavnom u mitohondrijima. Svaka mitohondrija sadrži nekoliko molekula DNK. Kod životinja kažu. težina mitohondrijske DNK je oko 10-106; njegove dvostruke spiralne molekule su zatvorene u prsten i nalaze se u dva glavna oblika: supernamotani i otvoreni prsten. U mitohondrijama i hloroplastima, DNK nije u kompleksu sa membranama i podsjeća na bakterijsku DNK, također se nalazi u membranama i nekim drugim ćelijskim strukturama biološka uloga ostaju nejasni.

	Sadržaj DNK po 1 ćeliji, mg 10 -9	broj nukleotidnih parova po ćeliji
sisari
Reptili
Vodozemci
Insekti
Rakovi
Školjke
Echinoderms
Više biljke
Morske alge
Bakterije
Bakteriofag T2
Bakteriofag 1
papiloma virus

Histohemijske metode detekcije u tkivima

Histohemijske metode za identifikaciju nukleinskih kiselina temelje se na reakcijama na sve komponente koje su uključene u njihov sastav. U rastućim tkivima dolazi do brzog obnavljanja purina, pirimidina, jedinjenja fosfora i šećera. Ovo se koristi za selektivnu detekciju DNK u njima autoradografskom metodom pomoću 3H-timpdn. DNK formira soli sa zemnoalkalnom i teškim metalima. Ostaci fosforne kiseline, koji se obično povezuju s nuklearnim proteinima (najčešće histonima), kada istisnu potonje, lako ulaze u hemijske reakcije sa osnovnim bojama. Za to se mogu koristiti safranin O, Janus zeleno B, toluidin plavo, tionin, azur A i neke druge boje, čije razrijeđene otopine u octenoj kiselini selektivno boje hromatin. Za kvantitativno histohemijsko određivanje DNK preporučuje se metoda pomoću galocijanin-hromos stipse, koja ima dva vrijedna kvaliteta. Galocijaninhrom stipsa daje stabilnu boju koja se ne menja kada su delovi dehidrirani i očišćeni u ksilenu. Bojenje se može izvesti na bilo kojoj pH vrijednosti od 0,8 do 4,3, međutim, preporučuje se rad na optimalnoj pH vrijednosti za ovu boju - 1,64, jer omogućava maksimalnu specifičnu detekciju DNK. Kada se boji galopianinchrome alumom, DNK se kombinuje sa bojom u stehiometrijskom omjeru, pri čemu je omjer boja:DNK 1:3,7.

Najčešća reakcija na DNK je Feulgenova reakcija. Izvodi se nakon blage hidrolize prethodno fiksiranog tkiva u 1 i. HC1 na 60°, zbog čega se purini, a zatim pprpmdini cijepaju od deoksiriboza fosfata, čime se oslobađaju reaktivne aldehidne grupe, koje su obojane u crveno pomoću Schiffovog reagensa. Vrijeme hidrolize ovisi o prirodi predmeta i načinu fiksacije. Za postizanje dobrih rezultata potrebno je eksperimentalno odabrati vrijeme hidrolize u svakom pojedinačnom slučaju.

Za ispitivanje specifičnosti Feulgenove reakcije postoji metoda enzimske i kisele ekstrakcije DNK. Enzimsko cijepanje DNK provodi se deoksiribonukdeazom u koncentraciji enzima od 2 mg po 100 ml 0,01 M trisbufer pH 7,6; Prije upotrebe otopina se razrijedi dijetnom vodom u omjeru 1:5. Preporučljivo je inkubirati sekcije na 37°C 2 sata. Drugi način uklanjanja DNK je tretiranje histohemijskih preparata sa 5% vodenim rastvorom trihlorosirćetne kiseline u trajanju od 15 minuta. na 90° ili 10% vruće (70°) perhlorne kiseline 20 minuta, nakon čega bi Feilgenova reakcija trebala dati negativne rezultate.



Tutorial

Odgovoran za izdavanje je Finaev V.I.

Urednik Belova L.F.

Korektor Protsenko I.A.

LP br. 020565 od 23.-6.1997. Potpisan za objavljivanje

Ofset štampa Uslovno p.l. – 10.1 Uč.-ed.l. – 9.7

Narudžbeni br. Tiraž 500 primjeraka.

_____________________________________________________

Izdavačka kuća SFU

Štamparija SFU

GSP 17A, Taganrog, 28, Nekrasovski, 44

1. Dokaz o genetskoj ulozi DNK

2. Hemijska struktura nukleinske kiseline

3.1. DNK struktura

3.2. Nivoi zbijenosti DNK

3.3. DNK replikacija

3.4. Popravak DNK

3.5. Funkcije DNK

5.1. Osnovne odredbe sistemskog koncepta gena

5.2. Plazmogeni

5.3. Svojstva gena

5.4. Funkcije gena

5.5. Struktura gena pro- i eukariota

5.6. Regulacija funkcije gena

6. Faze izražavanja genetske informacije

6.1. Transkripcija

6.2. Obrada

6.3. Broadcast

6.3.1. Osobine genetskog koda

6.3.2. Aktivacija aminokiselina

6.3.3. Broadcast stages

6.4. Obrada proteina

Kratki biografski podaci

MOLEKULARNE OSNOVE NASLJEĐA.

Ušli smo u kavez, našu kolevku, i počeli

napravimo popis bogatstva koje smo stekli.

Albert Claude (1974.)

Dokaz genetske uloge DNK.

Nukleinske kiseline otkrio je švicarski biohemičar F. Misher 1869. u jezgrama gnojnih ćelija (leukocita) i sperme. 1891. godine, njemački biohemičar A. Kessel je pokazao da se nukleinske kiseline sastoje od ostataka šećera, fosforne kiseline i četiri azotne baze, koje su derivati ​​purina i pirimidina. Bio je prvi koji je dokazao postojanje dvije vrste nukleinskih kiselina - DNK I RNA. Zatim 1908-1909 F. Levene dat je opis strukture nukleozida i nukleotida, a 1952. engleski istraživači predvođeni A. Todd– fosfodiestarska veza. U 20-im godinama Felgen otkrili DNK u hromozomima, a RNK su pronađene u jezgru i citoplazmi. Godine 1950 E. Chargaff sa saradnicima sa Univerziteta Kolumbija ustanovili su razlike u nukleotidnom sastavu DNK kod različitih vrsta.

IN 1953 Američki biohemičar i genetičar J. Watson a engleski fizičar F. Crick je predložio model dvostruke spirale DNK. Ovaj datum se zvanično smatra rođendanom nove grane biološke nauke - molekularna biologija.

Treba napomenuti da su u godinama kada nije bilo ni naznake genetske uloge nukleinskih kiselina, svi su ih doživljavali kao prilično čudan materijal, hemijski ne baš složena struktura(azotne baze, pentoze, ostatak fosforne kiseline). Međutim, njihov funkcionalni značaj je dešifrovan mnogo kasnije, zbog nepoznavanja strukturnih karakteristika nukleinskih kiselina. Sa stanovišta naučnika s kraja 19. i početka 20. vijeka, oni su bili inferiorni po složenosti i kombinabilnosti u odnosu na proteine ​​čiji su monomeri bili 20 vrsta aminokiselina. Stoga je u nauci bilo općeprihvaćeno da su proteini nosioci nasljednih informacija, jer raznolikost aminokiselina omogućila je kodiranje čitavog niza svojstava i karakteristika živih organizama.

Iako je još 1914. ruski istraživač Shchepotyev izrazio je ideju o mogućoj ulozi nukleinskih kiselina u naslijeđu, ali nije uspio dokazati svoje gledište. Međutim, postepeno se akumulirao naučne činjenice o genetskoj ulozi nukleinskih kiselina.

1928 Engleski mikrobiolog Frederick Griffith radio sa dva soja mikroorganizama: virulentnim (imao je polisaharidnu kapsulu) i avirulentnim (nije imao kapsulu) (slika 1). Virulent je izazvao upalu pluća kod miševa i njihovu smrt. Ako se virulentni soj zagreje, on se inaktivira i nije opasan – svi miševi prežive (postulat tadašnjih naučnika: gen je proteinske prirode; kada se zagreju, proteini denaturiraju i gube svoju biološku aktivnost). Ako pomiješate zagrijane virulentne i žive avirulentne, onda neki od miševa uginu. Nakon obdukcije miševa, kod njih su pronađeni virulentni oblici kapsula. Slična slika je uočena ako se živom avirulentnom soju bakterija doda ekstrakt virulentnih oblika bez ćelija. Iz ovih eksperimenata, F. Griffith je zaključio da se neki faktor prenosi iz virulentnih formi uništenih toplinom i ekstrakata bez ćelija u žive nekapsularne forme, što pretvara avirulentnu formu u virulentnu. Ovaj fenomen se zove " transformacija"bakterija i ostala misterija dugi niz godina."

Rice. 1 F. Griffithovi eksperimenti o transformaciji u bakterijama.

1. Kada su miševi bili zaraženi avirulentnim pneumokokom, svi su preživjeli.

2. Kada su miševi bili zaraženi virulentnim pneumokokom, svi su umrli od upale pluća.

3. Kada su miševi bili zaraženi virulentnim pneumokokom koji je ubio toplinom, svi su preživjeli.

4. Kada su miševi zaraženi mješavinom živih avirulentnih i termički ubijenih

virulentne pneumokoke, neki miševi su uginuli.

5. Kada su miševi bili zaraženi mješavinom živih avirulentnih pneumokoka i ekstrakta virulentnih pneumokoka ubijenih toplinom, neki od miševa su uginuli. („Od molekula do čovjeka“, 1973, str. 83)

Međutim, F. Griffith nije mogao objasniti prirodu faktora transformacije. Američki naučnici su to uradili O. Avery, J. Mac-Leod, M. Mac-Carty 1944. godine. Oni su pokazali da pročišćeni ekstrakti DNK pneumokoka mogu izazvati bakterijsku transformaciju. Pročišćeni transformator sadržavao je male količine proteina. Proteolitički enzimi ga nisu inaktivirali, ali deoksiribonukleaza jeste. Svojim briljantnim eksperimentima su pokazali da je DNK supstanca koja mijenja genetske informacije. Ovi eksperimenti su bili prvi naučni dokaz genetska uloga nukleinskih kiselina. Ovaj problem je konačno riješen eksperimentima na bakterijskim virusima - bakteriofagima u 1948 – 1952. Bakteriofagi imaju vrlo jednostavnu strukturu: sastoje se od proteinske ljuske i molekula nukleinske kiseline. To ih čini idealnim materijalom za proučavanje pitanja da li protein ili DNK služe kao genetski materijal. U eksperimentima sa označenim jedinjenjima A. Hershey I M. Chase(1952) to je uvjerljivo pokazano DNK je nosilac genetske informacije, budući da ga virus ubrizgava u tijelo bakterijske ćelije, a proteinski “kaput” ostaje izvan (slika 2).

Fig.2. Bakteriofag T 2 Uz pomoć "repa" pričvršćuje se za bakteriju. U nju unosi svoju DNK, nakon čega se ona replicira i sintetizira nove proteinske ljuske. Bakterija tada puca, oslobađajući mnogo novih virusnih čestica, od kojih svaka može zaraziti novu bakteriju („Od molekula do čovjeka“, 1973., str. 86)

Kao rezultat gore opisanih eksperimenata, postalo je jasno da bakterija i faga služi kao genetski materijal DNK. Ali da li je to nosilac nasljedne informacije u eukariotskim ćelijama? Odgovor na ovo pitanje dobijen je u eksperimentima transfera celih hromozoma iz jedne ćelije u drugu. Ćelije primateljice pokazale su neke znakove ćelije donora. A onda, zahvaljujući uspjehu genetski inženjering, mogli su dodati pojedinačni geni(DNK koja sadrži samo jedan gen) koje su mutantne ćelije izgubile. Ovi eksperimenti su utvrdili da je DNK kod eukariota genetski materijal i dokazana je mogućnost transfera geni između različite vrste uz zadržavanje njihovih funkcionalnih svojstava.

Govori se o genetskoj funkciji DNK sledeće činjenice:

1. Lokalizacija DNK je gotovo isključivo u hromozomima.

2. Konstantan broj hromozoma u ćelijama jedne vrste je 2n.

3. Konstantnost količine DNK u ćelijama iste vrste jednaka je 2C ili 4C, u zavisnosti od faze ćelijskog ciklusa.

4. Polovina količine DNK u jezgrama zametnih ćelija

5. Utjecaj mutagena na hemijsku strukturu DNK.

6. Fenomen genetske rekombinacije kod bakterija tokom njihove konjugacije.

7. Fenomen transdukcije je prijenos genetskog materijala s jedne vrste bakterije na drugu pomoću DNK faga.

8. Infektivna funkcija izolirane virusne nukleinske kiseline.

Genetičari su uspeli da otkriju zašto, iako je DNK u svim ćelijama tela isti, same ćelije se razvijaju drugačije. Pronašli su kod koji blokira informacijske dijelove genetskog koda. Štaviše, ispostavilo se da je kod univerzalan za različite tipove.

IN genetski kod Pored informacija koje definiraju sve proteine ​​koje stanica može proizvesti, pronađen je još jedan mehanizam kodiranja. Kod postavlja redoslijed blokiranja informacija. Nedostupan je za čitanje u onim dijelovima molekule DNK gdje je lanac namotan oko histona - svojevrsnih proteinskih zavojnica, a kod označava mjesta uvijanja.

Nukleotidne sekvence koje određuju lokaciju blokiranih dijelova DNK opisali su Eran Segal s izraelskog Weizman instituta i Jonathan Widom sa Univerziteta Northwestern u Illionoisu godine. posljednje izdanje Nature magazine.

Biolozi su godinama sumnjali da posebni faktori favorizuju regione DNK koji se najlakše omotavaju oko nukleozoma. Ali koji su to faktori bili je nejasno. Naučnici su analizirali više od dvije stotine dijelova DNK kvasca presavijenih u nukleozome.

I otkrili su skrivene oznake - poseban niz nukleotidnih parova u nekim dijelovima lanca koji određuju dostupnost genetskog materijala koji ih prati. Oni se nalaze u ranije smatranom "smećem" dijelu DNK.

Poznavajući ova ključna mjesta, istraživači su uspjeli točno predvidjeti lokaciju 50% nukleozoma u ćelijama sličnih tkiva kod drugih vrsta (svaka ćelija sadrži oko 30 miliona nukleozoma).

U stvari, otkriće znači uspostavljanje mehanizma za blokiranje genetskih informacija koji je univerzalan za sve žive organizme.

Dr Segal je, kako je rekao, bio veoma iznenađen tako dobrim rezultatom. Prema njegovoj pretpostavci, nukleozomi se često kreću, otvarajući nove dijelove DNK za čitanje. Lokacija neriješene polovine umotane DNK određena je konkurencijom između nukleozoma i drugih mehanizama zaključavanja.

Na slobodnim dijelovima DNK, ako je potrebno transkribovati gen (za stvaranje novog proteina), implementiran je sličan prirodni mehanizam oznaka. Naučnici odavno znaju za ovaj kod: ispred gena koji određuje supstancu nalazi se 6-8 parova nukleotida koji to "objašnjavaju".

Same spirale nukleosoma sastoje se od histonskih proteina. U procesu evolucije, histoni su se pokazali kao najotporniji na promjene. Oni se također praktički ne razlikuju između različitih vrsta živih organizama. Dakle, histoni graška i krava razlikuju se u samo dva od 102 aminokiselina. A budući da je svaka informacija o proteinu sadržana u obliku niza nukleotidnih parova u DNK kodu, naučnici su dugo pretpostavljali da postoji mehanizam za blokiranje informacija u DNK kodu, sličan mnogim organizmima. Napisano kao niz nukleotidnih parova, može biti samo kod nukleozoma.

A kombinacija koda za čitanje i koda za blokiranje određuje u šta će se data ćelija pretvoriti tokom razvoja organizma od embrija.

Novosti- Šta je ovo?

Zašto umjetnici postaju predsjednici O tome kako iskusni novinari, blogeri i umjetnici koriste svoje vještine da lažu u korist svojih ideja i aktivno promoviraju te laži koristeći sofisticiranu, dugo uvježbanu retoriku. : . 26.06.2019

Karakteristike razumijevanja sistema kola Koji su glavni razlozi savremenog nerazumijevanja funkcija adaptivnih nivoa evolucijskog razvoja mozga: . 22.03.2019

O slobodi govora Esej o slobodi govora, demokratiji i šta raditi sa tokovima laži koji izviru iz izgovorene reči: . 20.03.2019

Optimalna brzina kreativnosti Treba li težiti tome maksimalna brzina kreativnost i njena produktivnost? . 13.03.2019

Izgradnja modela društva budućeg svijeta Model budućnosti zasnovan na idejama o organizaciji psihe: . 24.02.2019

Časovi adaptologije Asinhrona online škola: . 14-10-2018

O podršci za online učenje na web stranici Fornit Alati za kreiranje vlastite online škole: . 08-10-2018

Myth Society Kako ne doći do etičkog dna kada je izgovorena riječ laž: . 16.09.2018

O reorganizaciji akademske nauke Pokušali su da se pronađu pravci za rešavanje problema akademske nauke upravo na osnovu modela organizacije psihe:

Pun naslov obrazovne ustanove: Odeljenje za opšte obrazovanje Ogranka Tomske oblasti regionalne državne obrazovne ustanove "Tomski državni pedagoški koledž" u Kolpaševu

pa: Biologija

Poglavlje: Opća biologija

Predmet: Biopolimeri. Nukleinske kiseline, ATP i druga organska jedinjenja.

Svrha lekcije: nastavljaju proučavanje biopolimera, doprinose formiranju logičkih tehnika i kognitivnih sposobnosti.

Ciljevi lekcije:

edukativni: upoznati učenike sa pojmovima nukleinskih kiselina, promovirati razumijevanje i asimilaciju gradiva.

edukativni: razvijati kognitivne kvalitete učenika (sposobnost sagledavanja problema, sposobnost postavljanja pitanja).

edukativni: formirati pozitivnu motivaciju za proučavanje biologije, želju za postizanjem konačnog rezultata, sposobnost donošenja odluka i zaključaka.

Vrijeme implementacije: 90 min.

Oprema:

· izdavanje didaktički materijal(lista kodiranja aminokiselina);

Plan:

1. Vrste nukleinskih kiselina.

2. Struktura DNK.

3. Glavne vrste RNK.

4. Transkripcija.

5. ATP i druga organska jedinjenja ćelije.

Napredak lekcije:

I. Organizacioni momenat.
Provjera spremnosti za nastavu.

II. Ponavljanje.

Usmena anketa:

1. Opišite funkcije masti u ćeliji.

2. Koja je razlika između biopolimera proteina i biopolimera ugljenih hidrata? Koje su njihove sličnosti?

Testiranje(3 opcije)

III. Učenje novog gradiva.

1. Vrste nukleinskih kiselina. Naziv nukleinske kiseline potiče od latinska reč"nukleus", tj. jezgra: prvi put su otkriveni u jezgrima ćelija. U ćelijama postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA). Ovi biopolimeri se sastoje od monomera zvanih nukleotidi. Nukleotidni monomeri DNK i RNK slični su po osnovnim strukturnim karakteristikama i igraju centralnu ulogu u skladištenju i prenošenju naslednih informacija. Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente povezane jakim hemijskim vezama. Svaki od nukleotida koji čine RNK sadrži trikarbonski šećer - ribozu; jedno od četiri organska jedinjenja koja se nazivaju azotne baze - adenin, gvanin, citozin, uracil (A, G, C, U); ostatak fosforne kiseline.

2. Struktura DNK . Nukleotidi koji čine DNK sadrže šećer od pet ugljenika - deoksiribozu; jedna od četiri azotne baze: adenin, gvanin, citozin, timin (A, G, C, T); ostatak fosforne kiseline.

U sastavu nukleotida, azotna baza je vezana za molekul riboze (ili dezoksiriboze) s jedne strane, a ostatak fosforne kiseline s druge strane nastaje od redovno izmjenjivih ostataka šećera i fosforne kiseline, a bočne grupe ovog lanca su četiri vrste nepravilno naizmjeničnih azotnih baza.

Molekul DNK je struktura koja se sastoji od dva lanca, koji su međusobno povezani cijelom svojom dužinom vodoničnim vezama. Ova struktura, jedinstvena za molekule DNK, naziva se dvostruka spirala. Karakteristika strukture DNK je da naspram azotne baze A u jednom lancu leži azotna baza T u drugom lancu, a azotna baza C se uvek nalazi nasuprot azotne baze G.

Šematski, ono što je rečeno može se izraziti na sljedeći način:

A (adenin) - T (timin)

T (timin) - A (adenin)

G (gvanin) - C (citozin)

C (citozin) - G (gvanin)

Ovi parovi baza se nazivaju komplementarne baze (komplementarne jedna drugu). DNK lanci u kojima se baze nalaze komplementarno jedna drugoj nazivaju se komplementarni lanci.

Model strukture molekule DNK predložili su J. Watson i F. Crick 1953. godine. On je u potpunosti eksperimentalno potvrđen i odigrao je izuzetno važnu ulogu u razvoju molekularne biologije i genetike.

Redosled rasporeda nukleotida u molekulima DNK određuje redosled rasporeda aminokiselina u linearnim proteinskim molekulima, odnosno njihovu primarnu strukturu. Skup proteina (enzimi, hormoni, itd.) određuje svojstva ćelije i organizma. Molekuli DNK pohranjuju informacije o ovim svojstvima i prenose ih generacijama potomaka, odnosno nosioci su nasljednih informacija. Molekuli DNK se uglavnom nalaze u jezgrima ćelija iu malim količinama u mitohondrijima i hloroplastima.

3. Glavne vrste RNK. Nasljedne informacije pohranjene u molekulima DNK realiziraju se kroz proteinske molekule. Informacije o strukturi proteina prenose se u citoplazmu pomoću posebnih RNA molekula, koje se nazivaju glasnička RNA (i-RNA). Messenger RNA se prenosi u citoplazmu, gdje dolazi do sinteze proteina uz pomoć posebnih organela - ribozoma. Glasnička RNK, koja je izgrađena komplementarno jednom od lanaca DNK, određuje redoslijed aminokiselina u proteinskim molekulima.

U sintezi proteina učestvuje i druga vrsta RNK - transportna RNK (t-RNA), koja dovodi aminokiseline do mesta formiranja proteinskih molekula - ribozoma, svojevrsnih fabrika za proizvodnju proteina.

Ribosomi sadrže treću vrstu RNK, takozvanu ribosomalnu RNK (r-RNA), koja određuje strukturu i funkcioniranje ribozoma.

Svaki RNK molekul, za razliku od molekula DNK, predstavljen je jednim lancem; Sadrži ribozu umjesto dezoksiriboze i uracil umjesto timina.

dakle, Nukleinske kiseline obavljaju najvažnije biološke funkcije u ćeliji. DNK pohranjuje nasljedne informacije o svim svojstvima ćelije i organizma u cjelini. Različite vrste RNK učestvuju u implementaciji nasljednih informacija kroz sintezu proteina.

4. Transkripcija.

Proces formiranja mRNA naziva se transkripcija (od latinskog "transkripcija" - prepisivanje). Transkripcija se dešava u ćelijskom jezgru. DNK → mRNA uz učešće enzima polimeraze. t-RNA obavlja funkciju prevodioca sa "jezika" nukleotida na "jezik" aminokiselina, t-RNA prima komandu od i-RNA - antikodon prepoznaje kodon i nosi aminokiselinu.

Konačni produkt" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">Krajnji proizvodi biosinteze su aminokiseline iz kojih se sintetiziraju proteini u stanicama; nukleotidi - monomeri, iz kojih nastaju nukleinske kiseline (RNA i DNK ) sintetiziraju se glukoza, koja služi kao monomer za sintezu glikogena, škroba i celuloze.

Put do sinteze svakog od finalnih proizvoda leži kroz niz intermedijarnih spojeva. Mnoge tvari prolaze kroz enzimsku razgradnju i razgradnju u stanicama.

Konačni proizvodi biosinteze su supstance koje igraju važnu ulogu u regulaciji fizioloških procesa i razvoju organizma. To uključuje mnoge životinjske hormone. Hormoni anksioznosti ili stresa (na primjer, adrenalin) pod stresom povećavaju oslobađanje glukoze u krv, što u konačnici dovodi do povećanja sinteze ATP-a i aktivnog korištenja energije pohranjene u tijelu.

Adenozin fosforne kiseline. Posebno važnu ulogu u bioenergetici ćelije ima adenil nukleotid, za koji su vezana još dva ostatka fosforne kiseline. Ova supstanca se zove adenozin trifosforna kiselina (ATP). ATP molekula je nukleotid formiran od azotne baze adenina, petougljičnog šećera riboze i tri ostatka fosforne kiseline. Fosfatne grupe u molekulu ATP-a povezane su jedna s drugom visokoenergetskim (makroergijskim) vezama.

ATP- univerzalni akumulator biološke energije. Svjetlosna energija Sunca i energija sadržana u konzumiranoj hrani pohranjeni su u molekulima ATP-a.

Prosječan životni vijek 1 molekula ATP-a u ljudskom tijelu je kraći od minute, tako da se razgrađuje i obnavlja 2400 puta dnevno.

Energija (E) je pohranjena u hemijskim vezama između ostataka fosforne kiseline molekule ATP, koja se oslobađa kada se fosfat ukloni:

ATP = ADP + P + E

Ova reakcija proizvodi adenozin difosfornu kiselinu (ADP) i fosfornu kiselinu (fosfat, P).

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energija (40 kJ/mol)

ATP + H2O → AMP + H4P2O7 + energija (40 kJ/mol)

ADP + H3PO4 + energija (60 kJ/mol) → ATP + H2O

Sve ćelije koriste ATP energiju za procese biosinteze, kretanja, proizvodnje toplote, prenosa nervnih impulsa, luminescencije (npr. kod luminiscentnih bakterija), odnosno za sve vitalne procese.

IV. Sažetak lekcije.

1. Rezimiranje proučenog materijala.

Pitanja za studente:

1. Koje komponente čine nukleotide?

2. Zašto se konstantnost sadržaja DNK u različitim ćelijama tela smatra dokazom da je DNK genetski materijal?

3. Dajte uporedni opis DNK i RNK.

4. Riješite probleme:

1)

G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T dovršite drugi lanac.

odgovor: DNK G-G-G - A-T-A-A-C-A-G-A-T

Ts-Ts-Ts-T-A-T-T-G-T-Ts-T-A

(zasnovano na principu komplementarnosti)

2) Označite sekvencu nukleotida u molekuli mRNA izgrađene na ovom dijelu lanca DNK.

odgovor:mRNA G-G-G-A-U-A-A-C-A-G-C-U

3) Fragment jednog lanca DNK ima sljedeći sastav:

A-A-A-T-T-C-C-G-G-. završite drugi lanac.

C-T-A-T-A-G-C-T-G-.

5. Riješite test:

4) Koji nukleotid nije dio DNK?

b) uracil;

c) gvanin;

d) citozin;

d) adenin.

odgovor: b

5) Ako je nukleotidni sastav DNK

ATT-GCH-TAT - kakav bi trebao biti nukleotidni sastav i-RNA?

a) TAA-CHTs-UTA;

b) TAA-GTG-UTU;

c) UAA-CHTs-AUA;

d) UAA-CHC-ATA.

odgovor: V

6) Da li UUC t-RNA antikodon odgovara DNK kodu?

odgovor: b

7) Reaguje sa aminokiselinama:

odgovor: A

6. Koje su sličnosti i razlike između proteina i nukleinskih kiselina?

7. Koja je važnost ATP-a u ćeliji?

8. Koji su konačni proizvodi biosinteze u ćeliji? Koji je njihov biološki značaj?

9. Refleksija:

Čega je bilo teško zapamtiti na času?

Šta ste novo naučili na času?

Šta je izazvalo vaše interesovanje za lekciju?

VI. Zadaća.

Riješite problem:

ATP je stalan izvor energije za ćeliju. Njegova uloga se može uporediti sa ulogom baterije. Objasnite koje su to sličnosti?

Spisak korišćene literature i internet resursa:

1. Biologija. Opća biologija. 10-11 razredi / , – M.: Prosveta, 2010. – str.22

2. Biologija. Veliki enciklopedijski rječnik/ch. ed. . – 3. izd. – M.: Boljšaja Ruska enciklopedija, 1998. – str.863

3. Biologija. 10-11 razredi: organizacija kontrole u učionici. Ispitivanje i mjerenje materijala / komp. – Volgograd: Učitelj, 2010. – str.25

4. Enciklopedija za djecu. T. 2. Biologija / komp. . – 3. izd. prerađeno i dodatne – M.: Avnta+, 1996. – ilustr.: str. 704

5. ATP model - http:///news/2009/03/06/protein/

6. DNK model – http:///2011/07/01/dna-model/

7. nukleinske kiseline - http:///0912/0912772_ACFDA_stroenie_nukleinovyh_kislot_atf. pptx