Tipuri de acizi nucleici. Există două tipuri de acizi nucleici în celule: deoxi acid ribonucleic(ADN) și acid ribonucleic (ARN). Acești biopolimeri sunt formați din monomeri numiți nucleotide. Monomerii nucleotidici ai ADN-ului și ARN-ului sunt similari ca caracteristici structurale de bază. Fiecare nucleotidă constă din trei componente legate prin legături chimice puternice.

Fiecare dintre nucleotidele care alcătuiesc ARN-ul conține un zahăr cu cinci atomi de carbon - riboză; unul din patru compuși organici care se numesc baze azotate - adenina, guanina, citozina, uracil (A, G, C, U); reziduu de acid fosforic.

Nucleotidele care alcătuiesc ADN-ul conțin un zahăr cu cinci atomi de carbon - deoxiriboză, una dintre cele patru baze azotate: adenină, guanină, citozină, timină (A, G, C, T); reziduu de acid fosforic.

În compoziția nucleotidelor, o bază azotată este atașată la molecula de riboză (sau dezoxiriboză) pe de o parte și un reziduu de acid fosforic pe de altă parte. Nucleotidele sunt legate între ele în lanțuri lungi. Coloana vertebrală a unui astfel de lanț este formată din reziduuri de zahăr și acid fosforic alternate în mod regulat, iar grupurile laterale ale acestui lanț sunt formate din patru tipuri de baze azotate alternante neregulat.

Orez. 7. Diagrama structurii ADN. Legăturile de hidrogen sunt indicate prin puncte

O moleculă de ADN este o structură formată din două catene, care sunt conectate între ele pe toată lungimea lor prin legături de hidrogen (Fig. 7). Această structură, unică pentru moleculele de ADN, este numită dublă helix. O caracteristică a structurii ADN-ului este aceea că în fața bazei azotate A dintr-un lanț se află baza azotată T în celălalt lanț, iar în fața bazei azotate G este întotdeauna baza azotată C. Schematic, ceea ce s-a spus poate fi exprimat după cum urmează. :

A (adenina) - T (timina)
T (timină) - A (adenină)
G (guanină) - C (citozină)
C (citozină) - G (guanină)

Aceste perechi de baze se numesc baze complementare (se completează reciproc). Catenele de ADN în care bazele sunt situate complementare între ele se numesc catene complementare. Figura 8 prezintă două catene de ADN care sunt conectate prin regiuni complementare.

Orez. 8. Secțiunea unei molecule de ADN dublu catenar

Modelul structurii moleculei de ADN a fost propus de J. Watson și F. Crick în 1953. A fost pe deplin confirmat experimental și jucat în mod excepțional rol importantîn dezvoltare biologie moleculară si genetica.

Ordinea de aranjare a nucleotidelor în moleculele de ADN determină ordinea de aranjare a aminoacizilor în moleculele proteice liniare, adică structura lor primară. Un set de proteine ​​(enzime, hormoni etc.) determină proprietățile celulei și ale organismului. Moleculele de ADN stochează informații despre aceste proprietăți și le transmit generațiilor de descendenți, adică sunt purtători. informații ereditare. Moleculele de ADN se găsesc în principal în nucleele celulelor și în cantități mici în mitocondrii și cloroplaste.

Principalele tipuri de ARN. Informația ereditară stocată în moleculele de ADN este realizată prin molecule de proteine. Informațiile despre structura proteinei sunt transmise citoplasmei prin molecule speciale de ARN, care sunt numite ARN mesager (ARNm). ARN-ul mesager este transferat în citoplasmă, unde sinteza proteinelor are loc cu ajutorul unor organite speciale - ribozomi. Este ARN-ul mesager, care este construit complementar uneia dintre catenele de ADN, care determină ordinea aminoacizilor din moleculele de proteine. Un alt tip de ARN participă și la sinteza proteinelor - ARN de transport (ARNt), care aduce aminoacizii la locul de formare a moleculelor de proteine ​​- ribozomi, un fel de fabrici pentru producerea de proteine.

Ribozomii conțin un al treilea tip de ARN, așa-numitul ARN ribozomal (ARNr), care determină structura și funcționarea ribozomilor.

Fiecare moleculă de ARN, spre deosebire de o moleculă de ADN, este reprezentată de o singură catenă; Conține riboză în loc de deoxiriboză și uracil în loc de timină.

Deci, acizii nucleici îndeplinesc cele mai importante funcții biologice din celulă. ADN-ul stochează informații ereditare despre toate proprietățile celulei și ale organismului în ansamblu. Diverse tipuri ARN-urile participă la implementarea informațiilor ereditare prin sinteza proteinelor.

1. Priviți figura 7 și spuneți ce este special la structura moleculei de ADN. Ce componente alcătuiesc nucleotidele?
2. De ce consistența conținutului de ADN din diferite celule ale corpului este considerată o dovadă că ADN-ul este material genetic?
3. Folosind masa, da caracteristici comparative ADN și ARN.

1. Un fragment dintr-o catenă de ADN are următoarea compoziție: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. Completați al doilea lanț.
2. Timinele reprezintă 20% din molecula de ADN. număr total baze azotate. Determinați cantitatea de baze azotate adenină, guanină și citozină.
3. Care sunt asemănările și diferențele dintre proteine ​​și acizi nucleici?

Conținutul de ADN din organele și țesuturile animalelor și oamenilor variază foarte mult și, de regulă, cu atât este mai mare numărul de nuclei celulari pe unitate de masă de țesut. Există o cantitate deosebit de mare de ADN (aproximativ 2,5% greutate umedă) în glanda timus, care constă în principal din limfocite cu nuclei mari. Destul de mult ADN este în splină (0,7-0,9%), puțin (0,05-0,08%) în creier și mușchi, unde materia nucleară reprezintă o proporție mult mai mică. În stadiile incipiente ale dezvoltării embrionare, aceste organe conțin mai mult ADN, dar conținutul său scade în timpul ontogenezei pe măsură ce are loc diferențierea. Cu toate acestea, cantitatea de ADN per nucleu celular care conține un set diploid de cromozomi este aproape constantă pentru fiecare specii biologice. În consecință, cantitatea de ADN din nucleele celulelor germinale este la jumătate. Din același motiv, diverși factori fiziologici și patologici nu au aproape niciun efect asupra conținutului de ADN din țesuturi, iar în timpul postului, de exemplu, conținutul relativ de ADN crește chiar și din cauza scăderii concentrației altor substanțe (proteine, carbohidrați, lipide). , ARN). La toate mamiferele, cantitatea de ADN din nucleul diploid este aproape aceeași și este de aproximativ 6 1012 g, la păsări este de aproximativ 2,5 10-12, în diferite tipuri pentru pești, amfibieni și protozoare variază în limite semnificative.

În bacterii, o moleculă gigantică de ADN formează un genofor corespunzător cromozomului organismelor superioare. Astfel, la Escherichia coli, greutatea moleculară a unei astfel de molecule cu dublu helix în formă de inel atinge aproximativ 2,5-109 și o lungime care depășește 1,2. mm. Această moleculă uriașă este strâns ambalată într-un mic " zona nucleara» bacterii și este conectat la membrana bacteriană.

În cromozomii organismelor superioare (eucariote), ADN-ul este complexat cu proteine, în principal histone; Fiecare cromozom conține aparent o moleculă de ADN lungă de până la câțiva centimetri și cu o greutate moleculară de până la câteva zeci de miliarde. Astfel de molecule uriașe se potrivesc în nucleul celulei și în cromozomii mitotici lungime de câțiva micrometri. O parte din ADN rămâne nelegat de proteine; zonele de ADN nelegat sunt intercalate cu blocuri de ADN legat de histonă. S-a demonstrat că astfel de blocuri conțin două molecule de histonă de 4 tipuri: Hda, Hab, Hg și H4.

Pe lângă nucleul celular, ADN-ul se găsește în mitocondrii și cloroplaste. Cantitatea de astfel de ADN este de obicei mică și constituie o mică parte din ADN-ul total al celulei. Cu toate acestea, în ovocite și mai departe stadii incipienteÎn timpul dezvoltării embrionare a animalelor, majoritatea covârșitoare a ADN-ului este localizat în citoplasmă, în principal în mitocondrii. Fiecare mitocondrie conține mai multe molecule de ADN. La animale se spune. greutatea ADN-ului mitocondrial este de aproximativ 10-106; moleculele sale cu dublu elicoidal sunt închise într-un inel și se găsesc sub două forme principale: inel supraînrulat și inel deschis. În mitocondrii și cloroplaste, ADN-ul nu este complexat cu proteine, este asociat cu membranele și seamănă cu ADN-ul bacterian, de asemenea, se găsesc în membrane și în alte structuri celulare rol biologic rămân neclare.

	Conținut de ADN per 1 celulă, mg 10 -9	numărul de perechi de nucleotide pe celulă
Mamifere
Reptile
Amfibieni
Insecte
Crustacee
Scoici
Echinoderme
Plante superioare
Alge marine
Bacteriile
Bacteriofagul T2
Bacteriofag 1
papilomavirus

Metode de detecție histochimică în țesuturi

Metodele histochimice pentru identificarea acizilor nucleici se bazează pe reacții la toate componentele incluse în compoziția lor. În țesuturile în creștere, purinele, pirimidinele, compușii fosforului și zaharurile sunt reînnoite rapid. Acesta este utilizat pentru detectarea selectivă a ADN-ului în ele prin metoda autoradografică folosind 3H-timpdn. ADN-ul formează săruri cu metale alcalino-pământoase și grele. Reziduurile de acid fosforic, care sunt de obicei asociate cu proteinele nucleare (cel mai adesea histone), atunci când le înlocuiesc pe acestea din urmă, intră cu ușurință în reactii chimice cu coloranți de bază. Pentru aceasta se pot folosi safranină O, verde Janus B, albastru de toluidină, tionină, azur A și alți coloranți, dintre care soluții diluate în acid acetic colorează selectiv cromatina. Pentru determinarea histochimică cantitativă a ADN-ului se recomandă o metodă care utilizează alaun galocianin-cromos, care are două calități valoroase. Alaunul galocianincrom produce o culoare stabilă care nu se schimbă atunci când secțiunile sunt deshidratate și curățate în xilen. Colorarea poate fi efectuată la orice valoare a pH-ului de la 0,8 la 4,3, cu toate acestea, se recomandă să se lucreze la valoarea optimă a pH-ului pentru acest colorant - 1,64, deoarece asigură detectarea specifică maximă a ADN-ului. Când este colorat cu alaun galopiancrom, ADN-ul este combinat cu colorantul într-un raport stoichiometric, raportul colorant:ADN fiind de 1:3,7.

Cea mai comună reacție la ADN este reacția Feulgen. Se efectuează după hidroliza ușoară a țesutului prefixat în 1 și. HC1 la 60°, ca urmare a căreia purinele și apoi pprpmdinele sunt scindate din deoxiriboză fosfat, eliberând astfel grupări aldehidice reactive, care sunt colorate în roșu de reactivul Schiff. Timpul de hidroliză depinde de natura obiectului și de metoda de fixare. Pentru a obține rezultate bune, este necesar să se selecteze timpul de hidroliză experimental în fiecare caz individual.

Pentru a testa specificitatea reacției Feulgen, există o metodă de extracție a ADN-ului enzimatic și acid. Scindarea enzimatică a ADN-ului se efectuează cu dezoxiribonuclează la o concentrație de enzimă de 2 mg cu 100 ml 0,01 M tampon tris pH 7,6; Înainte de utilizare, soluția este diluată cu apă dietetică în proporție de 1:5. Se recomandă incubarea secțiunilor la 37°C timp de 2 ore. O altă modalitate de a elimina ADN-ul este tratarea preparatelor histochimice cu o soluție apoasă 5% de acid tricloroacetic timp de 15 minute. la 90° sau 10% fierbinte (70°) acid percloric timp de 20 de minute, după care reacția Feilgen ar trebui să dea rezultate negative.



Tutorial

Responsabil pentru lansare este Finaev V.I.

Editor Belova L.F.

Corector Protsenko I.A.

LP Nr. 020565 din 23.-6.1997 Semnat pentru publicare

Imprimare offset Condiţional p.l. – 10.1 Uch.-ed.l. – 9.7

Nr. Comanda Tiraj 500 exemplare.

_____________________________________________________

Editura SFU

Tipografia SFU

GSP 17A, Taganrog, 28, Nekrasovsky, 44

1. Dovezi ale rolului genetic al ADN-ului

2. Structura chimică acizi nucleici

3.1. Structura ADN-ului

3.2. Nivelurile de compactare a ADN-ului

3.3. Replicarea ADN-ului

3.4. Repararea ADN-ului

3.5. Funcțiile ADN-ului

5.1. Prevederi de bază ale conceptului de sistem al genei

5.2. Plasmogeni

5.3. Proprietățile genelor

5.4. Funcțiile genelor

5.5. Structura genică a pro- și eucariote

5.6. Reglarea funcției genelor

6. Etape de exprimare a informaţiei genetice

6.1. Transcriere

6.2. Prelucrare

6.3. Difuzare

6.3.1. Proprietățile codului genetic

6.3.2. Activarea aminoacizilor

6.3.3. Etape de difuzare

6.4. Procesarea proteinelor

Scurte informații biografice

BAZA MOLECULARĂ A MOTRIMONIULUI.

Am intrat în cușcă, leagănul nostru, și am început

faceți un inventar al averii pe care am dobândit-o.

Albert Claude (1974)

Dovezi ale rolului genetic al ADN-ului.

Acizi nucleici descoperiți de un biochimist elvețian F. Misherîn 1869 în nucleele celulelor de puroi (leucocite) și spermatozoizi. În 1891, un biochimist german A. Kessel a arătat că acizii nucleici constau din reziduuri de zahăr, acid fosforic și patru baze azotate, care sunt derivați ai purinei și pirimidinei. El a fost primul care a demonstrat existența a două tipuri de acizi nucleici - ADNŞi ARN. Apoi, în 1908 - 1909 F. Levene a fost oferită o descriere a structurii nucleozidelor și nucleotidelor, iar în 1952 de către cercetători englezi conduși de A. Todd– legătură fosfodiesterică. În anii 20 Felgen a descoperit ADN-ul în cromozomi, iar ARN-urile au fost găsite în nucleu și citoplasmă. În 1950 E. Chargaffîmpreună cu colaboratorii de la Universitatea Columbia au stabilit diferențe în compoziția de nucleotide a ADN-ului la diferite specii.

ÎN 1953 biochimist și genetician american J. Watson iar fizicianul englez F. Crick a propus un model al dublei helix a ADN-ului. Această dată este considerată oficial ziua de naștere a unei noi ramuri a științei biologice - biologie moleculară.

Trebuie remarcat faptul că în anii în care nu exista nici măcar un indiciu al rolului genetic al acizilor nucleici, aceștia erau percepuți de toată lumea ca un material destul de ciudat, nu foarte puțin din punct de vedere chimic. structura complexa(baze azotate, pentoze, reziduuri de acid fosforic). Cu toate acestea, semnificația lor funcțională a fost descifrată mult mai târziu, ceea ce s-a datorat ignoranței caracteristicilor structurale ale acizilor nucleici. Din punctul de vedere al oamenilor de știință de la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, acestea erau inferioare ca complexitate și combinabilitate față de proteinele ai căror monomeri erau 20 de tipuri de aminoacizi. Prin urmare, a fost în general acceptat în știință că proteinele sunt purtătoare de informații ereditare, deoarece diversitatea aminoacizilor a făcut posibilă codificarea întregii varietăți de proprietăți și caracteristici ale organismelor vii.

Deși în 1914, un cercetător rus Şcepotiev a exprimat ideea posibilului rol al acizilor nucleici în ereditate, dar nu a putut să-și demonstreze punctul de vedere. Cu toate acestea, treptat acumulate fapte științifice despre rolul genetic al acizilor nucleici.

1928 microbiolog englez Frederick Griffith a lucrat cu două tulpini de microorganisme: virulente (avea capsulă polizaharidă) și avirulentă (nu avea capsulă) (Fig. 1). Virulent a provocat pneumonie la șoareci și moartea acestora. Dacă tulpina virulentă este încălzită, este inactivată și nu este periculoasă - toți șoarecii supraviețuiesc (postulatul oamenilor de știință din acea vreme: gena este de natură proteică; atunci când sunt încălzite, proteinele se denaturează și își pierd activitatea biologică). Dacă amestecați virulent încălzit și avirulent viu, atunci unii dintre șoareci mor. La autopsia șoarecilor, în ei au fost găsite forme de capsule virulente. O imagine similară a fost observată dacă un extract fără celule din forme virulente a fost adăugat la o tulpină vie avirulentă de bacterii. Din aceste experimente, F. Griffith a concluzionat că un anumit factor este transferat de la forme virulente ucise de căldură și extracte fără celule la forme vii non-capsulare, care transformă forma avirulentă într-una virulentă. Acest fenomen se numește „ transformare„bacterii și a rămas un mister mulți ani”.

Orez. 1 F. Experimentele lui Griffith privind transformarea în bacterii.

1. Când șoarecii au fost infectați cu pneumococi avirulenți, toți au supraviețuit.

2. Când șoarecii au fost infectați cu pneumococi virulenți, toți au murit din cauza pneumoniei.

3. Când șoarecii au fost infectați cu pneumococi virulenți uciși de căldură, toți au supraviețuit.

4. Când șoarecii sunt infectați cu un amestec de avirulenți vii și uciși prin căldură

pneumococi virulenți, unii șoareci au murit.

5. Când șoarecii au fost infectați cu un amestec de pneumococi avirulenți vii și un extract din pneumococi virulenți uciși prin căldură, unii dintre șoareci au murit. („De la molecule la om”, 1973, p. 83)

Cu toate acestea, F. Griffith nu a putut explica natura factorului de transformare. Oamenii de știință americani au făcut-o O. Avery, J. Mac-Leod, M. Mac-Carty în 1944. Ei au arătat că extractele purificate de ADN pneumococic ar putea induce transformarea bacteriană. Agentul de transformare purificat a conținut o cantitate mică de proteine. Enzimele proteolitice nu l-au inactivat, dar deoxiribonucleaza a făcut-o. Cu experimentele lor geniale pe care le-au arătat că ADN-ul este substanţa care modifică informaţia genetică. Aceste experimente au fost primele dovada stiintifica rolul genetic al acizilor nucleici. Această problemă a fost în cele din urmă rezolvată în experimente pe virusuri bacteriene - bacteriofagi în 1948 – 1952. Bacteriofagii au o structură foarte simplă: sunt formați dintr-o înveliș proteic și o moleculă de acid nucleic. Acest lucru le face un material ideal pentru studierea întrebării dacă proteinele sau ADN-ul servesc ca material genetic. În experimente cu compuși marcați A. HersheyŞi M. Chase(1952) s-a arătat convingător că ADN-ul este purtătorul de informații genetice, deoarece virusul îl injectează în corpul celulei bacteriene, iar „învelișul” proteic rămâne în exterior (Fig. 2).

Fig.2. Bacteriofagul T 2 cu ajutorul unei „cozi” se atașează de bacterie. Își introduce ADN-ul în el, după care acesta se replică și sintetizează noi învelișuri de proteine. Apoi bacteria izbucnește, eliberând multe particule de virus noi, fiecare dintre acestea putând infecta o nouă bacterie („From Molecules to Man”, 1973, p. 86)

Ca rezultat al experimentelor descrise mai sus, a devenit clar că bacterii și fagi servește ca material genetic ADN. Dar este purtătorul de informații ereditare în celulele eucariote? Răspunsul la această întrebare a fost obținut în experimente de transfer cromozomi întregi de la o celulă la alta. Celulele primitoare au prezentat unele semne ale celulei donatoare. Și apoi, datorită succesului inginerie genetică, au putut adăuga gene individuale(ADN care conține o singură genă) care au fost pierdute de celulele mutante. Aceste experimente au stabilit că ADN-ul din eucariote este materialul genetic iar posibilitatea transferului a fost dovedită genele între diferite tipuri, păstrându-și în același timp proprietățile funcționale.

Se vorbește despre funcția genetică a ADN-ului următoarele fapte:

1. Localizarea ADN-ului este aproape exclusiv în cromozomi.

2. Numărul constant de cromozomi din celulele unei specii este 2n.

3. Constanța cantității de ADN din celulele aceleiași specii este egală cu 2C sau 4C, în funcție de stadiul ciclului celular.

4. Jumătate din cantitatea de ADN din nucleele celulelor germinale

5. Influența mutagenilor asupra structurii chimice a ADN-ului.

6. Fenomenul recombinării genetice la bacterii în timpul conjugării lor.

7. Fenomenul de transducție este transferul de material genetic de la o tulpină de bacterii la alta folosind ADN-ul fagului.

8. Funcția infecțioasă a acidului nucleic viral izolat.

Geneticienii au reușit să descopere de ce, chiar dacă ADN-ul din toate celulele corpului este același, celulele în sine se dezvoltă diferit. Au găsit un cod care blochează secțiunile de informații ale codului genetic. Mai mult, codul s-a dovedit a fi universal pentru diferite tipuri.

ÎN cod genetic Pe lângă informațiile care definesc toate proteinele pe care le poate produce o celulă, a fost găsit un alt mecanism de codare. Codul stabilește ordinea pentru blocarea informațiilor. Este inaccesibil pentru citire în acele părți ale moleculei de ADN unde lanțul este înfășurat în jurul histonelor - un fel de bobine proteice, iar codul indică locurile de răsucire.

Secvențele de nucleotide care determină locația bucăților blocate de ADN au fost descrise de Eran Segal de la Institutul Weizmann din Israel și Jonathan Widom de la Universitatea Northwestern din Illinois în ultima problemă revista Nature.

Biologii au bănuit de ani de zile că factori speciali favorizează regiunile ADN-ului care se înfășoară cel mai ușor în jurul nucleozomilor. Dar care erau acești factori nu era clar. Oamenii de știință au analizat mai mult de două sute de secțiuni de ADN de drojdie pliate în nucleozomi.

Și au descoperit semne ascunse - o secvență specială de perechi de nucleotide în unele părți ale lanțului care determină disponibilitatea materialului genetic care le urmează. Ele sunt localizate în partea considerată anterior „junk” a ADN-ului.

Cunoscând aceste site-uri cheie, cercetătorii au reușit să prezică corect locația a 50% din nucleozomi în celulele țesuturilor similare din alte specii (fiecare celulă conține aproximativ 30 de milioane de nucleozomi).

De fapt, descoperirea înseamnă stabilirea unui mecanism de blocare a informațiilor genetice care este universal pentru toate organismele vii.

Dr. Segal, a spus el, a fost foarte surprins de un rezultat atât de bun. Conform presupunerii sale, nucleozomii se mișcă adesea, deschizând noi secțiuni de ADN pentru citire. Locația jumătății nerezolvate a ADN-ului încolăcit este determinată de competiția dintre nucleozomi și alte mecanisme de blocare.

Pe secțiunile libere ale ADN-ului, dacă este necesar să se transcrie o genă (pentru a crea o nouă proteină), este implementat un mecanism natural similar al mărcilor. Oamenii de știință știu de mult despre acest cod: în fața genei care determină substanța, există 6-8 perechi de nucleotide care o „explica”.

Bobinele nucleozomilor în sine sunt compuse din proteine ​​histonice. În procesul de evoluție, histonele s-au dovedit a fi cele mai rezistente la schimbări. De asemenea, practic nu diferă între diferitele tipuri de organisme vii. Astfel, histonele de mazăre și vaci diferă doar în doi dintre cei 102 compuși aminoacizi. Și din moment ce orice informație despre o proteină este conținută sub forma unei secvențe de perechi de nucleotide în codul ADN, oamenii de știință au presupus de mult timp că există un mecanism de blocare a informațiilor în codul ADN, similar multor organisme. Scris ca o secvență de perechi de nucleotide, poate fi doar codul nucleozomului.

Iar combinația dintre codul de citire și codul de blocare determină în ce se va transforma o anumită celulă în timpul dezvoltării organismului din embrion.

Anunturi de stiri- Ce este asta?

De ce artiștii devin președinți Despre modul în care jurnaliștii, bloggerii și artiștii cu experiență își folosesc abilitățile pentru a minți în favoarea ideilor lor și pentru a promova în mod activ aceste minciuni folosind o retorică sofisticată, repetată îndelung. : . 26.06.2019

Caracteristici ale înțelegerii sistemelor de circuite Care sunt principalele motive pentru neînțelegerea modernă a funcțiilor nivelurilor adaptative de dezvoltare evolutivă a creierului: . 22.03.2019

Despre libertatea de exprimare Un eseu despre libertatea de exprimare, democrație și ce să faci cu fluxurile de minciuni care curg din cuvântul rostit: . 20.03.2019

Viteza optimă a creativității Ar trebui să ne străduim pentru viteza maxima creativitatea și productivitatea ei? . 13.03.2019

Construirea unui model de societate a lumii viitoare Modelul viitorului bazat pe idei despre organizarea psihicului: . 24.02.2019

Cursuri de adaptologie Școală online asincronă: . 14.10.2018

Despre suport pentru învățarea online pe site-ul Fornit Instrumente pentru crearea propriei școli online: . 08-10-2018

Societatea Mitului Cum să nu ajungi la fundul etic când cuvântul rostit este o minciună: . 16.09.2018

Despre reorganizarea științei academice S-a încercat să se găsească direcții pentru rezolvarea problemelor științei academice tocmai pe baza modelului de organizare a psihicului:

Numele complet institutie de invatamant: Departamentul de Învățământ General al Regiunii Tomsk Filiala a instituției regionale de învățământ de stat „Colegiul Pedagogic de Stat Tomsk” din Kolpașevo

Bine: Biologie

Capitol: Biologie generală

Subiect: Biopolimeri. Acizi nucleici, ATP și alți compuși organici.

Scopul lecției: continuă studiul biopolimerilor, contribuie la formarea tehnicilor logice și a abilităților cognitive.

Obiectivele lecției:

Educațional: introduce elevii în conceptele de acizi nucleici, promovează înțelegerea și asimilarea materialului.

Educațional: dezvoltarea calităților cognitive ale elevilor (capacitatea de a vedea o problemă, capacitatea de a pune întrebări).

Educațional: de a forma motivație pozitivă pentru studiul biologiei, dorința de a obține rezultatul final, capacitatea de a lua decizii și de a trage concluzii.

Timp de implementare: 90 min.

Echipament:

· distribuirea material didactic(lista de codificare a aminoacizilor);

Plan:

1. Tipuri de acizi nucleici.

2. Structura ADN-ului.

3. Principalele tipuri de ARN.

4. Transcriere.

5. ATP și alți compuși organici ai celulei.

Progresul lecției:

I. Moment organizatoric.
Verificarea gradului de pregătire pentru clasă.

II. Repetiţie.

Sondaj oral:

1. Descrieți funcțiile grăsimilor din celulă.

2. Care este diferența dintre biopolimerii proteici și biopolimerii carbohidraților? Care sunt asemănările lor?

Testare(3 variante)

III. Învățarea de materiale noi.

1. Tipuri de acizi nucleici. Denumirea de acizi nucleici provine cuvânt latin„nucleos”, adică nucleul: au fost descoperite pentru prima dată în nucleele celulare. Există două tipuri de acizi nucleici în celule: acid dezoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN). Acești biopolimeri sunt formați din monomeri numiți nucleotide. Monomerii nucleotidici ai ADN-ului și ARN-ului sunt similari ca caracteristici structurale de bază și joacă un rol central în stocarea și transmiterea informațiilor ereditare. Fiecare nucleotidă constă din trei componente legate prin legături chimice puternice. Fiecare dintre nucleotidele care alcătuiesc ARN-ul conține un zahăr tricarbon – riboză; unul dintre cei patru compuși organici numiți baze azotate - adenină, guanină, citozină, uracil (A, G, C, U); reziduu de acid fosforic.

2. Structura ADN-ului . Nucleotidele care alcătuiesc ADN-ul conțin un zahăr cu cinci atomi de carbon - deoxiriboză; una din cele patru baze azotate: adenina, guanina, citozina, timina (A, G, C, T); reziduu de acid fosforic.

În compoziția nucleotidelor, o bază azotată este atașată la o moleculă de riboză (sau deoxiriboză) pe de o parte, iar un reziduu de acid fosforic pe de altă parte, nucleotidele sunt conectate între ele în coloana vertebrală a unui astfel de lanț este format din reziduuri de zahăr și acid fosforic alternate în mod regulat, iar grupele laterale ale acestui lanț sunt patru tipuri de baze azotate alternante neregulat.

Molecula de ADN este o structură formată din două catene, care sunt conectate între ele pe toată lungimea lor prin legături de hidrogen. Această structură, unică pentru moleculele de ADN, este numită dublă helix. O caracteristică a structurii ADN-ului este că opus bazei azotate A dintr-un lanț se află baza azotată T în celălalt lanț, iar baza azotată C este întotdeauna situată opus bazei azotate G.

Schematic, ceea ce s-a spus poate fi exprimat astfel:

A (adenina) - T (timina)

T (timină) - A (adenină)

G (guanină) - C (citozină)

C (citozină) - G (guanină)

Aceste perechi de baze se numesc baze complementare (se completează reciproc). Catenele de ADN în care bazele sunt situate complementare între ele se numesc catene complementare.

Modelul structurii moleculei de ADN a fost propus de J. Watson și F. Crick în 1953. A fost pe deplin confirmat experimental și a jucat un rol extrem de important în dezvoltarea biologiei moleculare și a geneticii.

Ordinea de aranjare a nucleotidelor în moleculele de ADN determină ordinea de aranjare a aminoacizilor în moleculele proteice liniare, adică structura lor primară. Un set de proteine ​​(enzime, hormoni etc.) determină proprietățile celulei și ale organismului. Moleculele de ADN stochează informații despre aceste proprietăți și le transmit generațiilor de descendenți, adică sunt purtători de informații ereditare. Moleculele de ADN se găsesc în principal în nucleele celulelor și în cantități mici în mitocondrii și cloroplaste.

3. Principalele tipuri de ARN. Informația ereditară stocată în moleculele de ADN este realizată prin molecule de proteine. Informațiile despre structura proteinei sunt transmise către citoplasmă prin molecule speciale de ARN, care sunt numite ARN mesager (i-ARN). ARN-ul mesager este transferat în citoplasmă, unde sinteza proteinelor are loc cu ajutorul unor organite speciale - ribozomi. Este ARN-ul mesager, care este construit complementar uneia dintre catenele de ADN, care determină ordinea aminoacizilor din moleculele de proteine.

Un alt tip de ARN participă, de asemenea, la sinteza proteinelor - ARN de transport (t-ARN), care aduce aminoacizii la locul de formare a moleculelor de proteine ​​- ribozomi, un fel de fabrici pentru producerea de proteine.

Ribozomii conțin un al treilea tip de ARN, așa-numitul ARN ribozomal (r-ARN), care determină structura și funcționarea ribozomilor.

Fiecare moleculă de ARN, spre deosebire de o moleculă de ADN, este reprezentată de o singură catenă; Conține riboză în loc de deoxiriboză și uracil în loc de timină.

Aşa, Acizii nucleici îndeplinesc cele mai importante funcții biologice în celulă. ADN-ul stochează informații ereditare despre toate proprietățile celulei și ale organismului în ansamblu. Diferite tipuri de ARN participă la implementarea informațiilor ereditare prin sinteza proteinelor.

4. Transcriere.

Procesul de formare a ARNm se numește transcripție (din latinescul „transcripție” - rescriere). Transcripția are loc în nucleul celulei. ADN → ARNm cu participarea enzimei polimerazei. t-ARN îndeplinește funcția de traducător din „limbajul” nucleotidelor în „limbajul” aminoacizilor, t-ARN primește o comandă de la i-ARN - anticodonul recunoaște codonul și poartă aminoacidul.

Produsul final" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">Produșii finali de biosinteză includ aminoacizi, din care proteinele sunt sintetizate în celule; nucleotide - monomeri, din care acizi nucleici (ARN și ADN) ) sunt sintetizate glucoza, care servește ca monomer pentru sinteza glicogenului, amidonului și celulozei.

Calea spre sinteza fiecăruia dintre produsele finale trece printr-o serie de compuși intermediari. Multe substanțe suferă descompunere și descompunere enzimatică în celule.

Produșii finali ai biosintezei sunt substanțe care joacă un rol important în reglarea proceselor fiziologice și în dezvoltarea organismului. Acestea includ mulți hormoni de origine animală. Hormonii de anxietate sau stres (de exemplu, adrenalina) sub stres cresc eliberarea de glucoză în sânge, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a sintezei ATP și la utilizarea activă a energiei stocate de organism.

Acizii adenozin fosforici. Un rol deosebit de important în bioenergetica celulei îl joacă nucleotida adenil, la care sunt atașate încă două resturi de acid fosforic. Această substanță se numește acid adenozin trifosforic (ATP). molecula de ATP este o nucleotidă formată din baza azotată adenină, zahărul riboză cu cinci atomi de carbon și trei resturi de acid fosforic. Grupările fosfat din molecula ATP sunt conectate între ele prin legături de înaltă energie (macroergice).

ATP- acumulator universal de energie biologică. Energia luminoasă a Soarelui și energia conținută în alimentele consumate sunt stocate în molecule de ATP.

Durata medie de viață a unei molecule de ATP în corpul uman este mai mică de un minut, așa că este descompusă și restaurată de 2400 de ori pe zi.

Energia (E) este stocată în legăturile chimice dintre reziduurile de acid fosforic ale moleculei de ATP, care este eliberată atunci când fosfatul este îndepărtat:

ATP = ADP + P + E

Această reacție produce acid adenozin difosforic (ADP) și acid fosforic (fosfat, P).

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

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

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

Toate celulele folosesc energia ATP pentru procesele de biosinteză, mișcare, producere de căldură, transmitere a impulsurilor nervoase, luminiscență (de exemplu, în bacteriile luminescente), adică pentru toate procesele vitale.

IV. Rezumatul lecției.

1. Rezumarea materialului studiat.

Întrebări pentru studenți:

1. Ce componente alcătuiesc nucleotidele?

2. De ce constanța conținutului de ADN în diferite celule ale corpului este considerată o dovadă că ADN-ul este material genetic?

3. Oferiți o descriere comparativă a ADN-ului și ARN-ului.

4. Rezolvați probleme:

1)

G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T completează al doilea lanț.

Răspuns: ADN G-G-G - A-T-A-A-C-A-G-A-T

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

(pe baza principiului complementaritatii)

2) Indicați secvența de nucleotide din molecula de ARNm construită pe această secțiune a lanțului de ADN.

Răspuns:ARNm G-G-G-A-U-A-A-C-A-G-C-U

3) Un fragment dintr-o catenă de ADN are următoarea compoziție:

A-A-A-T-T-C-C-G-G-. completați al doilea lanț.

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

5. Rezolvați testul:

4) Care nucleotidă nu face parte din ADN?

b) uracil;

c) guanina;

d) citozină;

d) adenina.

Răspuns: b

5) Dacă compoziţia nucleotidică a ADN-ului

ATT-GCH-TAT - care ar trebui să fie compoziția de nucleotide a i-ARN?

a) TAA-CHTs-UTA;

b) TAA-GTG-UTU;

c) UAA-CHTs-AUA;

d) UAA-CHC-ATA.

Răspuns: V

6) Antidonul t-ARN UUC corespunde codului ADN?

Răspuns: b

7) Reacţionează cu aminoacizii:

Răspuns: O

6. Care sunt asemănările și diferențele dintre proteine ​​și acizi nucleici?

7. Care este importanța ATP-ului într-o celulă?

8. Care sunt produsele finale ale biosintezei în celulă? Care este semnificația lor biologică?

9. Reflecție:

Ce a fost greu de reținut în clasă?

Ce nou ai invatat in clasa?

Ce v-a stârnit interesul pentru lecție?

VI. Teme pentru acasă.

Rezolvați problema:

ATP este o sursă constantă de energie pentru celulă. Rolul său poate fi comparat cu cel al unei baterii. Explicați care sunt aceste asemănări?

Lista literaturii utilizate și a resurselor de internet:

1. Biologie. Biologie generală. Clasele 10-11 / , – M.: Educație, 2010. – p.22

2. Biologie. Mare dicţionar enciclopedic/ch. ed. . – Ed. a 3-a. – M.: Bolshaya enciclopedie rusă, 1998. – p.863

3. Biologie. Clasele 10-11: organizarea controlului în clasă. Materiale de testare și măsurare / comp. – Volgograd: Profesor, 2010. – p.25

4. Enciclopedie pentru copii. T. 2. Biologie / comp. . – Ed. a 3-a. refăcut si suplimentare – M.: Avnta+, 1996. – ill: p. 704

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

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

7. acizi nucleici - http:///0912/0912772_ACFDA_stroenie_nukleinovyh_kislot_atf. pptx