Нуклеиновые кислоты: Биологические функции - раздел Биология, Биология. Ответы на экзамен Нуклеиновые Кислоты Биологические Полимерные Молекулы, Хранящие Всю Информац...
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ биологические полимерные молекулы, хранящие всю информацию об отдельном живом организме, определяющие его рост и развитие, а также наследственные признаки, передаваемые следующему поколению. Нуклеиновые кислоты есть ядрах клеток всех растительных и животных организмов, что определило их название. Полимерная цепь нуклеиновых кислот собрана из фрагментов фосфорной кислоты Н3РО3 и фрагментов гетероциклических молекул, представляющих собой производные фурана. Есть лишь два вида нуклеиновых кислот, каждая построена на основе одного из двух типов таких гетероциклов рибозы или дезоксирибозы. Полимерная цепь, построенная из фрагментов рибозы и фосфорной кислоты, представляет собой основу одной из нуклеиновых кислот рибонуклеиновой кислоты (РНК). Термин «кислота» в названии этого соединения употреблен потому, что одна из кислотных групп ОН фосфорной кислоты остается незамещенной, что придает всему соединению слабокислый характер. Если вместо рибозы в образовании полимерной цепи участвует дезоксирибоза, то образуется дезоксирибонуклеиновая кислота, для которой повсеместно принято широко известное сокращение ДНК.
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой биополимер, мономером которого является нуклеотид. Каждый нуклеотид состоит из остатка фосфорной кислоты, присоединённого по 5'-положению к сахару дезоксирибозе, к которому также через гликозидную связь (CN) по 1'-положению присоединено одно из четырёх азотистых оснований. Именно наличие характерного сахара и составляет одно из главных различий между ДНК и РНК, зафиксированное в названиях этих нуклеиновых кислот (в состав РНК входит сахар рибоза). В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин только с цитозином. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК).
Биологические функции
ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов наследственность и изменчивость. В ходе процесса, называемого репликацией ДНК, образуются две копии исходной цепочки, наследуемые дочерними клетками при делении, таким образом образовавшиеся клетки оказываются генетически идентичны исходной.
Генетическая информация реализуется при экспрессии генов в процессах транскрипции (синтеза молекул РНК на матрице ДНК) и трансляции (синтеза белков на матрице РНК).
РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК), тип нуклеиновых кислот; содержатся во всех живых клетках и участвуют в двух этапах реализации генетической информации: транскрипции (синтезе РНК на ДНК) и трансляции (синтезе белков на рибосомах). Молекулы РНК, как правило, представляют собой одноцепочечные незамкнутые полинуклеотиды, построенные из мономеров нуклеотидов (в данном случае рибонуклеотидов). В отдельных местах цепи нуклеотиды спариваются по принципу комплементарности и образуются участки двойной спирали. Число рибонуклеотидов в молекуле может быть от нескольких десятков до десяти тысяч. В отличие от дезоксирибонуклеотидов ДНК, содержащих углевод дезоксирибозу, рибонуклеотиды содержат углевод рибозу, а вместо азотистого основания тимина урацил. Остальные азотистые основания (аденин, гуанин и цитозин) те же, что в ДНК. Различные классы РНК выполняют в клетках разные функции, но все они синтезируются на матрице ДНК. Рибосомальные РНК (р-РНК), составляющие основную массу всех клеточных РНК (8090 %), соединяясь с белками, формируютрибосомы, органоиды, осуществляющие синтез белков. В клетках эукариот р-РНК синтезируются в ядрышках. Транспортные РНК (т-РНК) с помощью специального фермента связываются с аминокислотами и доставляют их на рибосомы. Информационные, в клетках эукариот и-РНК синтезируются в ядрах на матрицах ДНК, затем переходят в цитоплазму и связываются с рибосомами. Здесь они, в свою очередь, служат матрицами для синтеза белка на рибосомах: к и-РНК присоединяются т-РНК, несущие аминокислоты. Таким образом, и-РНК преобразуют информацию, заключённую в последовательности нуклеотидов ДНК, в последовательность аминокислот синтезируемого белка.
Генетический код, способ сохранения наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот.Реализация генетического кода в клетке происходит в два этапа: 1) синтез молекулы матричной, или информационной, РНК на соответствующем участке ДНК; при этом последовательность нуклеотидов ДНК "переписывается" в нуклеотидную последовательность мРНК ;2)синтез белка при котором последовательность нуклеотидов мРНК переводится в соответствующую последовательность аминокислот (см.Трансляция).Генетический код специфичен: это означает, что каждый кодон кодирует только одну аминокислоту.
Генетический код называют вырожденным, поскольку 61 кодон кодирует всего 20 аминокислот. Поэтому почти каждой аминокислоте соответствует более чем один кодон. Вырожденность генетического кода неравномерна: для аргинина, серина и лейцина она шестикратна, тогда как для многих других аминокислот (тирозина, гистидина, фенилаланина и др.) лишь двукратна. Две аминокислоты (метионин и триптофан) представлены единственными кодонами. Кодоны-синонимы почти всегда отличаются друг от друга по последнему из трех нуклеотидов, тогда как первые два совпадают. Вырожденность генетического кода имеет важное значение для повышения устойчивости генетической информации.С механизмами трансляции связана еще одна особенность генетического кода: он неперекрывающийся. Кодоны транслируются всегда целиком; для кодирования невозможно использование элементов одного из них в сочетании с элементами соседнего. Наблюдается линейное соответствие между последовательностью кодирующих триплетов и расположением остатков аминокислот в синтезируемом полипептиде, т.е. код имеет линейный непрерывающийся порядок считывания.Важнейшее свойство генетического кода - его однонаправленность. Кодоны информативны только в том случае, если они считываются в одном направлении - от первого нуклеотида к последующим.Генетический код универсален для всех живых существ. Возможны только небольшие видовые изменения, возникшие, вероятно, при эволюции и дифференцировке клеток. Большинство из них связано с вырожденностью кода и проявляется в преимуществ. использовании разных кодонов одной и той же аминокислоты и в различиях в структуре соответствующих тРНК в разных организмах или в разных тканях одного организма.
Все темы данного раздела:
Предмет биологии в мед. ВУЗе. Биология как одна из теоретических основ медицины, ее задачи, объект и методы исследования. Биологические науки
Биологическая подготовка играет принципиальную и все более возрастающую роль в структуре медицинского образования. Будучи фундаментальной естественнонаучной дисциплиной, биология раскрывает законом
Развитие представлений о сущности жизни. Определение жизни. Гипотезы о происхождении жизни. Главные этапы возникновения и развития жизни. Иерархические уровни организации жизни
Существуют две главные гипотезы, по-разному объясняющие появление жизни на Земле. Согласно гипотезе панспермии, жизнь занесена из космоса либо в виде спор микроорганизмов, либо путем намеренного за
Клеточная теория
Клеточная теория сформулирована немецким исследователем, зоологом Т.Шванном (1839). Поскольку при создании этой теории Шванн широко пользовался работами ботаника М. Шлейдена, последнего по праву сч
Структура клетки
Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свой
Цитоплазма клетки
В цитоплазме различают основное вещество (матрикс, гиалоплазма), включения и органеллы. Основное вещество цитоплазмы заполняет пространство между плазмалеммой, ядерной оболочкой и другими внутрикле
Клетки многоклеточных организмов
Клетки многоклеточных организмов, как животных, так и растительных, обособлены от своего окружения оболочкой. В клетке выделяют ядро и цитоплазму. Клеточное ядро состоит из оболочки, ядерно
Хромосомы
В ядре хромосомы являются материальными носителями информации на клеточном кровне. Прямыми доказательствами этого являются наследственные болезни, связанные с нарушением числа и структуры
Особенности эукариотических клеток
Одной из основных особенностей всех эукариотических клеток является изобилие и сложность строения внутренних мембран. Мембраны отграничивают цитоплазму от окружающей среды, а также формируют оболоч
Жизненный цикл клетки
Совокупность процессов, происходящих от образования клетки до ее гибели называется жизненным циклом. Говоря о жизненном цикле необходимо отметить, что в тканях растений и животных всегда есть клетк
Митотический (пролиферативный) цикл клетки
Важнейшим компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл. Он представляет собой комплекс взаимосвязанных и согласованных явлений во время деления клетки, а также до и пос
Размножение
Среди многообразных проявлений жизнедеятельности (питание, обустройство местообитания, защита от врагов) размножению принадлежит особая роль. В известном смысле существование организма является под
Половое размножение
Половое размножение отличается наличием полового процесса, который обеспечивает обмен наследственной информацией и создает условия для возникновения наследственной изменчивости. В нем, как правило,
Генетика как наука: цели, задачи, объекты и методы изучения. Уровни изучения генетических явлений. Основные направления и этапы развития генетики с 1900 года. Роль отечественных и зарубежных ученых. Основные понятия генетики. Значение генетики для медици
Как наука генетика изучает две основные проблемы наследственность и изменчивость, она пытается объяснить механизмы передачи признаков от родителей к их детям, а также сходство и различия между род
Основные закономерности наследования
Основные закономерности наследования были открыты Менделем. По уровню развития науки своего времени Мендель не мог еще связать наследственные факторы с определенными структурами клетки. Впоследстви
Генотип как целостная система . Формы взаимодействия аллельных и неаллельных генов
Свойства генов. На основании знакомства с примерами наследования признаков при моно- и дигибридном скрещивании может сложиться впечатление, что генотип организма слагается из суммы отдельных, незав
Иммуногенетика
Наука иммуногенетика изучает законы наследования антигенных систем, изучает наследственные факторы иммунитета, внутривидовое разнообразие и наследование тканевых антигенов, генетические и популяцио
Система гистосовместимости(HLA)
Система гистосовместимости(HLA) лейкоцитарные антигены человека, открыта в 1958 году. Эта система представлена белками 2 классов, гены кодирующие эту систему локализуются в коротком плече 6 хромосо
Хромосомная теория наследственности
Правила постоянства числа, парности, индивидуальности и непрерывности хромосом, сложное поведение хромосом при митозе и мейозе давно убедили исследователей в том, что хромосомы играют большую биоло
Генетические явления на молекулярном уровне (основы молекулярной генетики)
Хромосомная теория наследственности закрепила за генами роль элементарных наследственных единиц, локализованных в хромосомах. Однако химическая природа гена долго еще оставалась неясной. В настояще
Геномика - изучение структуры и функции генома
Комплексное изучение структуры и функции генома привело к формированию самостоятельной научной дисциплины, названной «геномикой». Предмет этой науки - строение геномов человека и других живых сущес
Ген - функциональная единица наследственного материала. Взаимосвязь между геном и признаком
Долгое время ген рассматривали как минимальную часть наследственного материала (генома), обеспечивающую развитие определенного признака у организмов данного вида. Однако каким образом функционирует
Синтез белка. Трансляция
Трансляцией (от лат. translatio перевод) называют осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице информационной (или матричной) РНК (иРНК или мРНК). Синтез белка является
Модификационная изменчивость
Модификационная изменчивость не вызывает изменений генотипа, она связана с реакцией данного, одного и того же генотипа на изменение внешней среды: в оптимальных условиях выявляется максимум возможн
Наследственную, или генотипическую, изменчивость подразделяют на комбинативную и мутационную
Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей. В основе комбинативной изменчивости лежит по
Методы изучения наследственности человека
К основным методам изучения наследственности человека относятся. Клинико-генеалогический метод. Он был введен в конце XIX в. английским ученым Френсисом Гальтоном и основан на составлении и
Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) наследственное заболевание
Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается нако
Хромосомные болезни
К хромосомным относятся болезни, обусловленные геномными мутациями или структурными изменениями отдельных хромосом. Хромосомные болезни возникают в результате мутаций в половых клетках одного из ро
Хромосомные болезни, связанные с нарушением структуры хромосом
Хромосомные болезни, связанные с нарушением структуры хромосом, представляют большую группу синдромов частичных моно- или трисомии. Как правило, они возникают в результате структурных перестроек хр
Медико-генетическое консультирование
Медико-генетическое консультирование - это вид специализированной медицинской помощи, целью которого является предупреждение наследственных болезней, это наиважнейший метод профилактики наследствен
Основные положения СТЭ, их историческое формирование и развитие
В 1930-1940-е годы быстро произошел широкий синтез генетики и дарвинизма. Генетические идеи проникли в систематику, палеонтологию, эмбриологию, биогеографию. Термин «современный» или «эволюционный
Основные методы изучения эволюционного процесса
Рассмотрим главнейшие из методов изучения эволюционного процесса, представляемых биологическими дисциплинами в последовательности, которая отражает проникновение эволюционных идей в эти дисциплины:
Онтогенез
Онтогенез - индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до смерти. Индивидуальное
Оплодотворение
Оплодотворение - это процесс слияния половых клеток. Образующаяся в результате оплодотворения диплоидная клетка зигота представляет собой начальный этап развития нового организма. Процес
Постэмбриональное развитие
Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения или выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом.
Филогенез двигательной функции
Филогенез двигательной функции лежит в основе прогрессивной эволюции животных. Поэтому уровень их организации в первую очередь зависит от характера двигательной активности, которая определяется осо
Эволюция органов выделения
Выделительную функцию имеют многие системы органов: дыхательная, пищеварительная, кожа. Но главное почки. В эволюции шла последовательная смена трех типов почек: pronephros, mesonephros,
Эволюция нервной системы
Развитие происходит из эктодермы, нервная трубка с невроцелем дифференцируются в спинной мозг и головные мозговые пузырьки. Сперва закладываются три пузырька, затем передний и задний делятся попола
Филогенетическая, эмбриональная, а также функциональная связь пищеварительной и дыхательной систем
Уникальной особенностью организации хордовых является филогенетическая, эмбриональная, а также функциональная связь пищеварительной и дыхательной систем. Действительно, только у хордовых дыхательна
Недостаточное и несбалансированное (неправильное) питание матери, кислородная недостаточность
Различные заболевания матери, особенно острые (коревая краснуха, скарлатина, грипп, вирусный гепатит, паротит и др.) и хронические инфекции (листериоз, туберкулёз, токсоплазмоз, сифилис и др.)
Классификация врожденных пороков развития
Врожденными пороками развития называют такие структурные нарушения, которые возникают до рождения (в пренатальном онтогенезе), выявляются сразу или через некоторое время после рождения и вызывают н
Антропология
Антропология (с греч. «антропос» - человек, «логос» - наука) - наука о происхождении и эволюции физической организации человека и его рас, Основной задачей антропологии является изучение пр
Человек - как биосоциальное существо. Факторы антропогенеза
Появление человека - огромный скачок в развитии живой природы. Человек возник в процессе эволюции под воздействием законов, общих дай всех живых существ. Человеческий организм, как и все живые орга
Сходства человека с человекообразными обезьянами (сходство понгид и гоминид)
Имеется много доказательств родства человека и современных человекообразных обезьян. Наибольшую близость человек обнаруживает к горилле и шимпанзе. Общие анатомические признаки У че
Этапы эволюция приматов и человека
В конце мезозойской эры около 65-75 млн. л.н., а по молекулярным часам 79- 116 млн. л.н., появляются древние примитивные насекомоядные млекопитающие. К основанию эволюционного ствола приматов, возм
Внутривидовой полиморфизм. Расы и расогенез
В пределах вида Homo sapiens выделяют несколько рас. Человеческие расы (термин введен в 1684г Ф.Бернье) это исторически сложившиеся внутривидовые группы людей, имеющих сходный набор наслед
Классификация Сиго
Классификация Сиго (Сиго-Шайю и Мак-Олифа) построена на морфологической основе по общим пропорциям тела и особенностям строения отдельных систем, особенно в зависимости от выраженности головы, гру
Происхождение паразитизма
Болезни животных и человека можно классифицировать по этиологическому принципу как эндогенные и экзогенные. В основе эндогенных заболеваний лежат аномалии структуры или функционирования наследствен
Классификация паразитизма и паразитов
Формы паразитизма чрезвычайно многообразны, и классификация их возможна по разным основаниям. С точки зрения обязательности паразитического образа жизни для данного вида различают истинный и ложный
Учение Павловского
Павловский выделил особую группу болезней, характеризующихся природной очаговостью. Природно-очаговыми называются болезни, связанные с комплексом природных условий. Они существуют в определенных би
Простейшие (медицинская протозоология)
К типу простейших (Protozoa) относится ряд патогенных для человека форм, поражающих отдельные ткани и органы и вызывающих заболевания различной тяжести, в том числе и с летальным (смертельным) исхо
Дизентерийная амеба Entamoeba histolitica (Класс Саркодовые Sarcodina, Отряд Амебы Amoebina, Вид Дезинтерийная амеба Entamoebina histolytica)
Возбудитель тяжелого заболевания - амебиаза. Локализация: толстая кишка. Распространение: повсеместно. Характеристика и жизненный цикл: встречается в трех формах: крупной ве
Трипонасома Trypanosoma brucei gambience (Класс Жгутиковые Flangellata, Отряд Первичномонадные Protomonadina, Род Лейшмания Leishmania, Вид Трипаносома Trypanosoma, Вид Лейшмания Leischmania)
Относится к классу жгутиковых, отличительным признаком которых является наличие жгутиков (одного, двух, иногда больше), которые служат для передвижения. Жгутики представляют собой волосовидный выро
Кишечный балантидий
Балантидий Balantidium colli (Класс инфузории Infusoria, Вид балантидий кишечный Balantidium coli) единственный паразит человека из класса инфузорий. Представители класса инфузорий наиболее
Токсоплазма Toxoplasma gondi, представитель отряда кокцидий
Токсоплазма Toxoplasma gondi, представитель отряда кокцидий (Coccidia) из класса Споровиков (Sporozoa), который включает в себя только паразитические формы. Немного об этом классе: Общая че
Тип Плоские черви
Для животных из типа плоских червей характерно: - трехслойность: у эмбриона происходит развитие экто-, энто-, и мезодермы; - наличие кожно-мускульного мешка, который образовался в р
Тип Круглые черви.Nemathelminthes
Наиболее характерные признаки представителей этого типа: - трехслойность, т.е. развитие экто-, энто-, и мезодермы у эмбриона; - наличие первичной полости тела и кожно-мускульного
Биогельминты, передающиеся трансмиссивно
Трансмиссивный способ передачи вообще очень редок среди гельминтов. Он характерен только для этой небольшой группы нематод. Все паразиты этой группы распространены в тропиках. Они относятся к сем.
Членистоногие (медицинская Арахноэнтомология)
Тип Членистоногие (Arthropoda) имеет важное значение с точки зрения медицины, так как многие представители этого типа являются возбудителями заболеваний, переносчиками, промежуточными хозяевами и п
Подтип Хелицеровые (Chelicerata). Класс Паукообразные (Arachnida)
Морфофизиологическая характеристика. Тело разделено на головогрудь и брюшко. Степень расчленения отделов неодинакова. У скорпионов сегменты головогруди слиты, а брюшко состоит из 12 сегментов, у па
Отряд Клещей (Acari)
Медицинское значение клещей многообразно. Они служат природным резервуаром, переносчиками возбудителей заболеваний человека, эктопаразитами и иногда возбудителями заболеваний (чесоточный зудень).
Отряд Клещей (Acari)
Медицинское значение клещей многообразно. Они служат природным резервуаром, переносчиками возбудителей заболеваний человека, эктопаразитами и иногда возбудителями заболеваний (чесоточный зудень).
Подтип Трахейнодцшашие (Tracheata). Класс Насекомые (Insecta)
Подтип Трахейнодышащие включает два класса. Из них медицинское значение имеет только один - насекомые. Наиболее многочисленный класс типа Членистоногих, количество видов свыше 1 млн., что с
Экология - это биологическая наука
Термин «экология» впервые был введен в 1866 году немецким ученым Э.Геккелем в его книге «Всеобщая морфология организмов». Он состоит из двух латинских слов: «oikos» - дом, местообитание, жилище, и
Реакция организма на изменение значений фактора
Организмам, особенно ведущим прикреплённый, как растения, или малоподвижный образ жизни, свойственна пластичность способность существовать в более или менее широких диапазонах значений экологическ
Экологические факторы
Экологические факторы свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются.
Законы действия экологического фактора
1. Закон относительности действия экологического фактора: направление и интенсивность действия экологического фактора зависят от того, в каких количествах он берется и в сочетании с какими другими
Популяция
Популяция одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Она является первой надорганизменной биол
Статические и динамические показатели популяции
При описании структур и функционирования популяции используют две группы показателей. Если мы даем характеристику состояния популяции на конкретное данное время t, то мы используем статические пока
Биоценоз
Биоценоз это совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, что заселяют определённый участок суши или акватории, они связаны между собой и со средой. Биоценоз это динамическая, спосо
Биогеоценоз, концепция биогеоценоза
Всю полноту взаимодействий и взаимозависимости живых существ и элементов неживой природы в области распространения жизни отражает концепция биогеоценоза. Биогеоценоз это динамическое и уст
Пищевая цепь. Структура пищевой цепи
Пищевая цепь ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища потребитель. Организмы последующего звена поедают организмы предыдуще
Биологическая продуктивность. Правило экологической пирамиды
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ, способность природных сообществ или отдельных их компонентов поддерживать определённую скорость воспроизводства входящих в их состав живых организмов. Измеряется обычн
Круговорот веществ в природе
Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический). Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием сол
Биосфера. Структура и функции биосферы. Эволюция биосферы
Термин «биосфера» введен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. для обозначения особой оболочки Земли, образованной совокупностью живых организмов, что соответствует биологической концепции биосф
Экология человека. Среда обитания человека
В настоящее время термином «экология человека» обозначают комплекс полностью еще не очерченных вопросов, касающихся взаимодействия человека с окружающей средой. Главной особенностью экологии челове
Адаптация. Приспособленность живых существ к естественных условиям внешней среды
С биологической точки зрения адаптация приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Приспособленность живых
Новости и инфо для студентов