Химия наследственности. Нуклеиновые кислоты. ДНК. РНК. Репликация ДНК и передача наследственной информации

Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации Волгоградский государственный технический университет Кафедра органической химии КУРСОВАЯ РАБОТА по теме Химия наследственности. Нуклеиновые кислоты.ДНК. РНК. Репликация ДНК и передача наследственной информации. Выполнил студентка Х Группа Х Проверил Х Волгоград - 2003 СОДЕРЖАНИЕ 1.ВВЕДЕНИЕ 2.ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ 3 2.1.Мир РНК как предшественник современной жизни 2.Возникновение биосинтеза белка 3.НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ 1.Состав нуклеиновых кислот 2.Значение нуклеиновых кислот 12 4.ДНК 1.Состав ДНК 2.Макромолекулярная структура ДНК 3.Выделение дезоксирибонуклеиновых кислот 4.Фракционирование 5.Функции ДНК 17 5.РНК 1.Состав РНК 2.Макромолекулярная структура РНК 3.Мультифункциональность РНК 4.Выделение рибонуклеиновых кислот 5.Фракционирование 6.ПРИРОДА МЕЖНУКЛЕОТИДНЫХ СВЯЗЕЙ 1.Межнуклеотидная связь в ДНК 2.Межнуклеотидная связь в РНК 7.МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ ДНК 30 7.1.ДНК-полимеразы 2.Точность синтеза ДНК и механизм коррекции 8.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ 1.Инициация цепей ДНК 2.Расплетение двойной спирали ДНК 3.Прерывистый синтез ДНК 4.Кооперативное действие белков репликационной вилки 5.Согласованность процессов репликации ДНК и клеточного деления 9.ЗАКЛЮЧЕНИЕ 10.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ВВЕДЕНИЕ Мы рождаемся, взрослеем, у нас появляются дети и внуки. Мы ни одни живые существа на этой планете, вокруг нас ежечасно, ежесекундно происходит зарождение новой жизни.

Этот процесс не прерывается никогда.

Наши соседи по планете - это миллиарды живых существ растения, животные, микроорганизмы, вирусы.

Нас радует цветущий вишневый сад и шорох желтеющей, отмирающей листвы под ногами, умиротворяет выпрыгивающие из воды дельфины и прыгающая белка - летяга.

Все мы когда - либо болели гриппом, краснухой и эти болезни вызваны нахождением в нашем организме болезнетворных микробов и вирусов, а это тоже живые организмы. Как редко мы задумываемся, откуда такое разнообразие жизни, и ее форм, так не похожих друг на друга! А между тем все живые организмы состоят из одних и тех же химических элементов, объединенных в макромолекы, такие как белки.

Только у различных живых существ белки различны по своей структуре. Но почему клетки определенного организма синтезируют только свойственные им белки? Как происходит механизм передачи наследственной информации, а главное - где она хранится? Все эти вопросы перетекают в еще более важный, интересный и глобальный жизнь - как она появилась на этой планете и как происходит ее воспроизведение? Это вопросы, на которые я постараюсь найти ответы в этой работе. 2. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ Пожалуй, первая научная, хорошо продуманная теория происхождения жизни абиогенным путем была предложена биохимиком А. И. Опариным еще в 20-х годах прошлого века. Теория базировалась на представлении, что все начиналось с белков, и на возможности в определенных условиях спонтанного химического синтеза мономеров белков - аминокислот - и белковоподобных полимеров полипептидов абиогенным путем.

Публикация теории стимулировала многочисленные эксперименты в ряде лабораторий мира, показавшие реальность такого синтеза в искусственных условиях.

Теория быстро стала общепринятой и необыкновенно популярной. Основным ее постулатом было то, что спонтанно возникавшие в первичном бульоне белковоподобные соединения объединялись в коацерватные капли - обособленные коллоидные системы, плавающие в более разбавленном водном растворе.

Это давало главную предпосылку возникновения организмов - обособление некой биохимической системы от окружающей среды, ее компартментализацию. Так как некоторые белковоподобные соединения коацерватных капель могли обладать каталитической активностью, то появлялась возможность прохождения биохимических реакций синтеза внутри капель - возникало подобие ассимиляции, а значит, роста коацервата с последующим его распадом на части - размножением. Ассимилирующий, растущий и размножающийся делением коацерват рассматривался как прообраз живой клетки рис. 1 Все было хорошо продумано и научно обосновано в теории, кроме одной проблемы, на которую долго закрывали глаза почти все специалисты в области происхождения жизни. Если спонтанно, путем случайных безматричных синтезов в коацервате возникали единичные удачные конструкции белковых молекул например, эффективные катализаторы, обеспечивающие преимущество данному коацервату в росте и размножении, то как они могли копироваться для распространения внутри коацервата, а тем более для передачи коацерватам-потомкам? Теория оказалась неспособной предложить решение проблемы точного воспроизведения - внутри коацервата и в поколениях - единичных, случайно появившихся эффективных белковых структур.

Рис. 1. Схематическое представление пути происхождения жизни согласно белково - коацерватной теории А.И. Опарина 2.1.

Мир РНК как предшественник современной жизни

Мир РНК как предшественник современной жизни. Накопление знаний о генетическом коде, нуклеиновых кислотах и биосинте... 2. 2. Репликация самих РНК-катализаторов рибозимов должна была повлечь за со...

Возникновение биосинтеза белка

Возникновение биосинтеза белка. Предлагаемая гипотетическая схема содержит два существенных момента, к... Разумеется, если появлялись рибозимы, обладавшие полимеразной активнос... Первичный аппарат биосинтеза белка возник на базе нескольких видов спе... Такая система уже могла синтезировать полипептидные цепи.

Состав нуклеиновых кислот

Состав нуклеиновых кислот. По этой причине, исходя из УФ-спектров выделенных соединений, можно оп... Белки обусловливают большинство свойств и признаков клеток. Исследуя нуклеотидный состав ДНК различного происхождения, Чаргафф обн... Как уже подчеркивалось, это требование реализуется в виде принципа обр...

Выделение дезоксирибонуклеиновых кислот

Дезоксирибонуклеиновые кислоты, каким бы способом они не выделялись, п... Фракционирование Ранний метод разделения заключался в фракционной дисс... Скорость элюирования с колонки солевыми растворами увеличивающейся кон... Важными свойствами генетического кода является его специфичность кажды... Молекула ДНК сворачивается, образуя вначале нуклеосому, а после гетеро...

Состав РНК

Первые сведения о нуклеотидном составе РНК относились к препаратам, пр... Этот факт объясняется особенностями макроструктуры РНК. Характерными структурными элементами некоторых РНК являются минорные о... Соответствующие им нуклеотидные остатки обычно входят в состав транспо... 5.2.

Макромолекулярная структура РНК

Химически РНК очень похожа на ДНК. Таким образом, полимерная цепь РНК может быть представлена как линейны... Они представляют собой короткие двойные спирали по типу ДНК, но органи... 5. 5.3.

Мультифункциональность РНК

Генетическая репликативная функция структурная возможность копирования... Функция узнавания является базой специфического катализа. Данная функция аналогична энзиматической функции белков-ферментов. Особые преимущества имеет выделение рибонуклеиновых кислот из гомогена... Обе фракции получены почти чистыми в отношении их аминокислотоакцептор...

ПРИРОДА МЕЖНУКЛЕОТИДНЫХ СВЯЗЕЙ

На основании этих данных было сделано заключение о том, что межнуклеот... е. что они являются фосфодиэфирными, которые, следовательно, и являются о... При гидролизе ДНК и РНК в зависимости от условий реакции, образуются н... Для РНК за счет участия 2 -гидpoкcилыIoй группы число типов связи долж...

Межнуклеотидная связь в ДНК

. Аналогично, но до 3 -фосфатов дезоксинуклеозидов расщепляется ДНК в пр... Межнуклеотидная связь в ДНК. При обработке препаратов ДНК фосфодиэстеразой ФДЭ змеиного яда полимер... Таким образом, было убедительно доказано, что в ДНК межнуклеотидная св...

Межнуклеотидная связь в РНК

Уже на первых этапах изучения строения РНК был установлен факт чрезвыч... Рибонуклеозид-5 -фосфаты при этом не образуются. Данные щелочного гидролиза ограничили количество возможных для РНК тип... Позднее это было окончательно установлено в результате открытия фосфор... В экспериментах с любыми образцами очищенной РНК было обнаружено, что ...

МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ ДНК

Поскольку две цепи имеют противоположную направленность, их называют а... Ферменты, синтезирующие новые нити ДНК, называемые ДНК-полимеразами, м... Такая способность к исправлению ошибок получила название корректорской... Было показано, что субстратами всех этих ферментов служат дезоксирибон... В клетках обычно присутствует несколько типов ДНК-полимераз, выполняющ...

Точность синтеза ДНК и механизм коррекции

Точность синтеза ДНК и механизм коррекции. Высокая точность репликации, наряду с ее высокой скоростью, обеспечива... Если же на предыдущей стадии реакции произошло ошибочное спаривание ос... Для этого фермент перемещается в обратном направлении и вырезает после... Иными словами, многие но не все ДНК-полимеразы обладают, помимо 5 -3 -...

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ Основные правила, в соответствии с которыми происходит репликация, были выяснены в опытах с бактериями, однако они справедливы также и для высших организмов. 8.1.

Инициация цепей ДНК

ДНК-полимеразы не могут начинать синтеза ДНК на матрице, а способны то... primer - затравка. В случае репликации кольцевых бактериальных ДНК этой проблемы не сущес... В результате того что после каждой репликации дочерние цепи ДНК оказыв... Еще в 1971 году отечественный ученый А.М.

Расплетение двойной спирали ДНК

Исследования, проведенные в начале 60-х годов на реплицирующихся хромо... С помощью электронной микроскопии реплицирующейся ДНК удалось установи... Следовательно, для того чтобы репликационная вилка могла продвигаться ... Принадлежащие к особому классу белки, называемые ДНК-топоизомеразами, ... 8.3.

Прерывистый синтез ДНК

Синтез каждого из этих фрагментов начинается с РНК-затравки. Через нек... . В действительности, однако, оказалось, что дочерние цепи растут только... 8.4. Легко вообразить, что репликация происходит путем непрерывного роста н...

Кооперативное действие белков репликационной вилки

Кооперативное действие белков репликационной вилки. В области вилки действуют две ДНК-полимеразы - на ведущей и отстающей ... На ведущей цепи ДНК-полимераза работает непрерывно, а на отстающей фер... В этом же направлении движется ДНК-полимераза ведущей цепи и, хотя на ... Таким образом, в репликационной вилке одновременно работают около двад...

Согласованность процессов репликации ДНК и клеточного деления

Была сформулирована так называемая центральная догма молекулярной биол... . Согласованность процессов репликации ДНК и клеточного деления. Почти полвека тому назад был открыт принцип структурной молекулярной о... Из сказанного ясно, что по хромосоме эукариот в каждый момент времени ...

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор - Биология. 2. З.А. Шабарова и А.А. Богданов - Химия нуклеиновых кислот и их полимеров. 3. А.П. Пехов - Биология и общая гинетика. 4. А. Микельсон - Химия нуклеозидов и нуклеотидов. 5. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане - Органическая химия. 6. Опарин А.И. Возникновение жизни на Земле 3-е изд 7. Альтштейн А.Д. Происхождение генетической системы гипотеза прогенов 8. Б.А.Павлов, А.П.Терентьев Курс органической химии.