Практическое занятие № 2: Нуклеиновые кислоты Цель занятия Изучить структурно-функциональные особенности нуклеиновых кислот, строение ядра и хромосом, сравнить ДНК и РНК..Решение задач на определение последовательности нуклеотидов. Оборудование Модели ДНК и РНК Таблицы строения ядра Теоретическая часть Нуклеиновые кислоты — биологические полимеры, обеспечивающие хранение и передачу генетической информации. Строение нуклеотида Нуклеотид состоит из: Пятиуглеродного сахара Азотистого основания Остатка фосфорной кислоты Основные компоненты ядра Ядерная оболочка с порами Кариоплазма Ядрышко Хроматин Ядерный матрикс Строение хромосом Хромосома состоит из длинной молекулы ДНК, плотно упакованной с помощью белков-гистонов. На стадии метафазы каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых в области центромеры. Центромера делит хромосому на два плеча: • Короткое плечо (обозначается буквой p). • Длинное плечо (обозначается буквой q). ДНК (40%) Гистоновые белки (40%) Негистоновые белки (20%) Малые количества РНК • Виды и функции РНК Основные типы РНК: и-РНК (информационная) — передаёт информацию о структуре белка р-РНК (рибосомная) — формирует активный центр рибосом т-РНК (транспортная) — доставляет аминокислоты • Принцип комплементарности в биологии — это взаимное пространственное соответствие структур двух молекул или их частей, позволяющее формировать функционально целостный комплекс за счёт водородных связей. Этот принцип наблюдается в разных биомолекулах, например, в структуре ДНК, РНК и белков. В ДНК Принцип комплементарности объясняет, как нуклеотиды образуют пары через водородные связи: ru.ruwiki.ru • аденин (A) соединяется с тимином (Т); • гуанин (G) — с цитозином (C). В РНК Принцип комплементарности объясняет, как нуклеотиды в РНК образуют пары через водородные связи: ru.ruwiki.ru • аденин (A) соединяется с урацилом (У); • гуанин (G) — с цитозином (C). • Исключение: в РНК азотистое основание тимин заменено на урацил: если в кодирующей ДНК Т, то в РНК считается У Практическая работа Задание 1. Зарисовать строение ядра Обозначить основные элементы Задание 2. Зарисовать строение хромосомы Обозначить основные элементы Задание 2. Решить задачу: Условие задачи: Известен участок одной цепи ДНК: А-Т-Г-Ц-Ц-А-Т-Г Вопрос: Какой будет последовательность нуклеотидов во второй, комплементарной цепи ДНК? Задание 3. Сравнительный анализ ДНК и РНК Составить таблицу различий Сравнительная характеристика ДНК и РНК Признак ДНК РНК Структура Сахар Азотистые основания Локализация Стабильность Функция Контрольные вопросы 1.Перечислите основные компоненты ядра. 2.Опишите строение хромосомы. 3.В чём заключается принцип комплементарности? 4.Назовите виды РНК и их функции. 5.Сравните структуру ДНК и РНК. Домашнее задание Подготовить презентацию о строении ДНК. Составить схему синтеза белка с участием разных типов РНК. Решить задачи на принцип комплементарности.

Ниже приведено подробное решение и пояснения по практическому занятию №2: Нуклеиновые кислоты. Я ориентируюсь на общий уровень средней школы, чтобы можно было понять шаг за шагом и выполнить задания. 1) Введение: что мы изучаем - Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — биологические полимеры, хранение и передача генетической информации. - Нуклеотид — строительная единица нуклеиновой кислоты: сахар (пентоза), азотистое основание, остаток фосфорной кислоты. - В ядре клетки: ядро, кариоплазма, ядрышко, хроматин; хромосомы — упакованные молекулы ДНК с белками-гистонами. - Виды РНК и их функции: и-РНК (мРНК) — инструкция по синтезу белка, р-РНК — формирует рибосому, т-РНК — перенос аминокислот. - Принцип комплементарности: правила парности оснований и их роль в точной copy и транскрипции. 2) Основы по структуре: нуклеотид, комплементарность - Нуклеотид состоит из: - пятиуглеродного сахара (дезоксирибозы в ДНК, рибозы в РНК), - азотистого основания (A, T/U, G, C), - остатка фосфорной кислоты. - В ДНК пары оснований: A с T (два водородных связи), G с C (три водородные связи). - В РНК пары оснований: A с U (урацил вместо тимина), G с C. РНК обычно одинарная цепь, но внутри неё могут образовываться локальные структуры с комплементарными участками. 3) Ядро и хромосомы: кратко - Основные компоненты ядра: ядерная оболочка с порами, кариоплазма, ядрышко, хроматин, ядерный матрикс. - Строение хромосомы: длинная молекула ДНК, упакованная белками-гистонами; на стадии метафазы каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых в области центромеры; центромера делит хромосому на короткое плечо p и длинное плечо q. 4) Практическая часть: решения и пояснения Задание 1. Зарисовать строение ядра. Обозначить основные элементы. - Шаги для зарисовки: 1) Нарисуйте овальную форму – ядро клетки. 2) Внутри нарисуйте ядрышко – более тёмная зона. 3) По периметру очертите ядерную оболочку с порными отверстиями (поры ядерной мембраны). 4) Внутри ядра изобразите кариоплазму (область ядра) и крупными мазками разместите нити хроматина (схематично — в виде взаимосвязанных нитей). 5) Можно добавить ядерный матрикс (сеточку вокруг ядра) как тонкую рамку. 6) Подпишите: ядерная оболочка (с порами), кариоплазма, ядрышко, хроматин, ядерный матрикс. - Что важно запомнить: ядро содержит генетическую информацию, управляет синтезом РНК; ядрышко участвует в сборке рибосомальных РНК. Задание 2. Зарисовать строение хромосомы. Обозначить основные элементы. - Шаги для зарисовки: 1) Нарисуйте длинную вытянутую структуру — хромосому. 2) Разделите её условно на две половины, укажите центромеру в середине. 3) Укажите две «ответвления» от центромеры — плечи: короткое p-обозначение и длинное q-обозначение. 4) Подпишите: центромера, плечи p и q, сестринские хроматиды (если изображение будет в стадии метафазы — пара идентичных дубликатов, скрепленных центромерой). 5) Можно отметить, что ДНК составляет основную массу хроматина; в метафазе хромосома состоит из двух сестринских хроматид. - Что важно запомнить: центральная точка центромеры удерживает две копии ДНК; п- и q-плечи различаются длиной. Задание 3. Сравнительный анализ ДНК и РНК — заполнение таблицы Рекомендованный ответ (готовый заполенный вариант): - Структура: - ДНК: двойная спираль; РНК: одинарная цепь (иногда локальные двойные участки в виде структурах-завязках, но в целом одиночная цепь). - Сахар: - ДНК: дезоксирибоза; - РНК: рибоза. - Азотистые основания: - ДНК: A, T, G, C; - РНК: A, U (урацил), G, C. - Локализация: - ДНК: в ядре (у эукариот); в митохондриях и хлоропластах – тоже присутствует ДНК; - РНК: синтезируется в ядре, функционирует в цитоплазме (мРНК, рРНК, тРНК); в клетке встречается и в ядре. - Стабильность: - ДНК: очень стабильна (дозволяет хранить информацию годами); - РНК: менее стабильна (быстро разрушается, более чувствительна к гидролизу). - Функция: - ДНК: хранение и передача наследственной информации; - РНК: реализация информации из ДНК (мРНК — сообщение; рРНК — составляет рибосому; тРНК — доставка аминокислот). Задание 4. Решение задачи на комплементарность (известен участок ДНК): А-Т-Г-Ц-Ц-А-Т-Г - Вопрос: какая будет последовательность во второй, комплементарной цепи ДНК? - Пояснение: - Правила комплементарности: A ↔ T, G ↔ C. - Исходная цепь (дать в удобном виде) — слева направо: A, T, G, Ц, Ц, A, T, G. Здесь мы используем обозначения: А, Т, Г, Ц (аналоги A, T, G, C). - Применение правил: - A парится с T → комплементарная в паре соответствует T - T парится с A → комплементарная соответствует A - G парится с C → комплементарная соответствует C - Ц парится с Г → комплементарная соответствует Г - Ц парится с Г → комплементарная соответствует Г - A парится с T → комплементарная соответствует T - T парится с A → комплементарная соответствует A - G парится с C → комплементарная соответствует C - Итог: - Комплементарная цепь в той же ориентации 5'→3' будет: CATGGCAT. - Альтернативно, если записывать в 3'→5' ориентации, она будет: TACG G T A C (без пробелов: TACGGTAC). - Примечание: если требуется указать направление, можно записать обе версии и отметить ориентацию. Задание 5. Сравнительный анализ ДНК и РНК (ещё раз кратко) - ДНК: - двуцепочечная спираль, сахаr: дезоксирибоза, основание T присутствует, локализация преимущественно в ядре, высокая стабильность, функция хранения и передачи наследственной информации. - РНК: - одинарная цепь, сахaр: рибоза, основание U вместо T, локализация в ядре и цитоплазме, меньшая устойчивость, функции — перенос информации (мРНК), участие в синтезе белков (рРНК и т-РНК). Контрольные вопросы: ответы (кратко) 1) Основные компоненты ядра: ядерная оболочка (мембрана с порами), кариоплазма, ядрышко, хроматин, ядерный матрикс. 2) Строение хромосомы: длинная молекула ДНК, упакованная вокруг гистонов; в метафазе две сестринские хроматиды, соединённые центромерой; центромера делит хромосому на плечи p и q. 3) Принцип комплементарности: правила парности оснований A–T (или A–U в РНК) и G–C; водородные связи обеспечивают точное сопряжение комплементарных пар и формирование функционального комплекса. 4) Виды РНК и их функции: мРНК — несёт информацию о синтезе белка; рРНК формирует активный центр рибосомы; тРНК доставляет аминокислоты к растущей полипептидной цепи. 5) Сравнение ДНК и РНК (основные различия): - Структура: ДНК — двойная спираль; РНК — одна цепь; - Сахар: ДНК — дезоксирибоза; РНК — рибоза; - Азотистые основания: ДНК — A, T, G, C; РНК — A, U, G, C; - Локализация: ДНК — в ядре (и в митохондриях/хлоропластах); РНК — синтезируется в ядре, функционирует в цитоплазме; - Стабильность: ДНК — высокая стабильность; РНК — более нестабильна; - Функция: ДНК — хранение и передача наследственной информации; РНК — реализация инструкции (мРНК), участие в белковом синтезе (р-РНК, т-РНК). Домашнее задание (подсказки) - Подготовить презентацию о строении ДНК: опишите кирпичики нуклеотидов, двойную спираль, комплементарность, роль гистонов в упаковке. - Составить схему синтеза белка с участием разных типов РНК: ДНК — транскрипция в мРНК — транслекция на рибосоме с участием рРНК и тРНК. - Решить задачи на принцип комплементарности: потренируйтесь на разных последовательностях, помните ориентацию 5'→3' и 3'→5'. Если захотите, могу подготовить: - готовые шаблоны для рисунков ядра и хромосомы, - таблицу в виде заполненного примера для контрольного заполнения вами, - дополнительные задачи на комплементарность с постепенным усложнением.