сделай конспект
Краткий ответ
Конспект §6 «Нуклеиновые кислоты, АТФ, витамины» удобно свести к 5 блокам:
- Нуклеиновые кислоты — биополимеры, мономер — нуклеотид.
- ДНК — двойная спираль, хранит и передаёт наследственную информацию.
- РНК — одноцепочечная, участвует в синтезе белка; три типа: рРНК, тРНК, иРНК.
- АТФ — универсальный источник энергии, содержит макроэргические связи.
- Витамины — низкомолекулярные органические вещества, нужны для работы ферментов.
Главные принципы: комплементарность, матричный синтез, макроэргическая связь.
Конспект
1. Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды
Нуклеиновые кислоты — сложные природные соединения с большой молекулярной массой (до нескольких миллионов единиц). Они обеспечивают хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.
Это биополимеры, а их мономеры — нуклеотиды.
Строение нуклеотида (рис. 10):
\[ \text{нуклеотид} = \text{азотистое основание} + \text{пентозный сахар} + \text{остаток фосфорной кислоты} \]
- Азотистые основания: аденин (А), тимин (Т), урацил (У), гуанин (Г), цитозин (Ц).
- Пентозный сахар: рибоза или дезоксирибоза.
- Остаток фосфорной кислоты.
Нуклеотиды соединяются в длинную полимерную цепочку ковалентными связями: между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и сахаром соседнего.
2. ДНК
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота.
Состав:
- сахар — дезоксирибоза;
- азотистые основания — А, Т, Г, Ц.
Строение:
- молекула состоит из двух цепочек нуклеотидов;
- цепочки спирально закручены друг относительно друга;
- соединены по всей длине водородными связями между азотистыми основаниями;
- основания обращены внутрь спирали.
Принцип комплементарности:
- А–Т — две водородные связи;
- Г–Ц — три водородные связи.
Пары А–Т и Г–Ц называют комплементарными. Поэтому по одной цепи можно восстановить вторую.
Правило о количестве оснований: \[ A = T,\qquad Г = Ц \] то есть число адениновых нуклеотидов равно числу тиминовых, а гуаниновых — числу цитозиновых.
Где находится ДНК:
- у эукариот — в хромосомах ядра;
- у прокариот — в нуклеоиде;
- также в митохондриях и пластидах у эукариот.
Репликация (самоудвоение):
- на каждой из цепочек ДНК по принципу комплементарности синтезируется новая цепочка;
- образуются две одинаковые двуцепочечные молекулы ДНК;
- каждая такая молекула является основой хроматиды.
Функции ДНК:
- хранение наследственной информации;
- передача наследственной информации следующему поколению;
- передача генетической информации из ядра в цитоплазму.
Упаковка ДНК у эукариот: двойная спираль → нуклеосомная нить с белками-гистонами → хроматиновая фибрилла → петлистая структура → суперспираль → хромосома (рис. 12).
3. РНК
РНК — рибонуклеиновая кислота.
Особенности строения:
- одна цепочка нуклеотидов;
- сахар — рибоза;
- вместо тимина — урацил (У);
- основания: А, У, Г, Ц;
- длина цепочки меньше, чем у ДНК, — до 10 тыс. нуклеотидов;
- связи между нуклеотидами такие же: между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседнего нуклеотида.
Типы РНК:
| Тип РНК | Где образуется | Размер | Функция |
|---|---|---|---|
| рРНК (рибосомная) | в ядрышке ядра | 3–5 тыс. нуклеотидов | основа строения рибосом; 80–85% всех РНК клетки |
| тРНК (транспортная) | в ядре, затем выходит в цитоплазму | около 100 нуклеотидов | переносит аминокислоты к месту сборки белка в рибосоме; имеет форму листа клевера; на центральной петле — антикодон из 3 нуклеотидов; нужно не менее 20 видов тРНК |
| иРНК (информационная, или мРНК — матричная) | на участке одной из цепочек ДНК | разный | переносит информацию о последовательности аминокислот будущего белка в цитоплазму; 1,5–5% всех РНК |
Все виды РНК вместе — система для синтеза белка по наследственной программе, записанной в ДНК.
Где находится РНК: в ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях, пластидах.
Важно: РНК прокариот и эукариот не способна к самоудвоению, но РНК некоторых вирусов может самоудваиваться.
4. Сравнение ДНК и РНК
| Признак | ДНК | РНК |
|---|---|---|
| Сахар | дезоксирибоза | рибоза |
| Азотистые основания | А, Т, Г, Ц | А, У, Г, Ц |
| Число цепей | две | одна |
| Длина | тысячи — миллионы нуклеотидов | до 10 тыс. нуклеотидов |
| Локализация | ядро (хромосомы), митохондрии, пластиды; у прокариот — нуклеоид | ядро, цитоплазма, рибосомы, митохондрии, пластиды |
| Основные функции | хранение, передача, репликация | участие в синтезе белка |
5. АТФ
АТФ — аденозинтрифосфорная кислота. Это важнейшее соединение, обеспечивающее энергетические нужды клеток.
Строение АТФ:
- азотистое основание аденин;
- сахар рибоза;
- три остатка фосфорной кислоты.
Макроэргические связи — связи между остатками фосфорной кислоты. При разрыве такой связи выделяется примерно 40 кДж/моль энергии.
\[ \text{АТФ} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{АДФ} + \text{H}_3\text{PO}_4 + 40\ \text{кДж/моль} \]
где АДФ — аденозиндифосфорная кислота.
Синтез АТФ идёт путём присоединения неорганического фосфата (Ф) к АДФ:
\[ \text{АДФ} + \text{Ф} \rightarrow \text{АТФ} \]
На синтез нужно затратить столько же энергии.
Важно: связь между рибозой и первым остатком фосфорной кислоты не является макроэргической; при её расщеплении выделяется немного энергии.
Значение: АТФ — универсальный источник энергии. В клетке её мало, она быстро расходуется. В клетках, которые активно тратят энергию (мышцы, печень), содержание АТФ может достигать 5% сухого веса.
6. Витамины
Витамины — низкомолекулярные органические соединения, которые или совсем не вырабатываются в организме, или вырабатываются в очень малых количествах, но необходимы для нормальной жизнедеятельности клеток и целого организма.
Откуда берутся: в основном получаем с пищей. Небольшие количества некоторых витаминов вырабатывают микроорганизмы, живущие в кишечнике.
Роль: чаще всего витамины входят в состав ферментов, являясь их небелковой частью. Без витамина фермент не может проявить свою активность.
Нарушения:
- гиповитаминоз — недостаток витамина;
- авитаминоз — длительное отсутствие витамина.
Классификация:
- жирорастворимые;
- водорастворимые.
В настоящее время к витаминам относят около 15 соединений.
Как понять, а не зубрить
Комплементарность — как «ключ-замок».
А всегда встаёт напротив Т (2 связи), Г — напротив Ц (3 связи). Поэтому, зная одну цепь, можно построить вторую.Матричный синтез.
Цепь ДНК служит матрицей: по ней строится новая ДНК при репликации или РНК при транскрипции. Принцип один — подбор нуклеотидов по комплементарности.АТФ — «аккумулятор» клетки.
Зарядка: АДФ + Ф → АТФ (энергия затрачивается).
Разрядка: АТФ → АДФ + Ф (энергия выделяется).
Поэтому АТФ не запасается надолго, а быстро расходуется и быстро восстанавливается.Сравнивай ДНК и РНК по трём признакам: сахар, основания, число цепей. Это самый быстрый способ запомнить различия.
Проверь себя
- Дана цепь ДНК: А–Т–Г–Ц–А–А. Построй вторую цепь.
- В молекуле ДНК 20% аденина. Сколько процентов тимина, гуанина и цитозина?
- Сколько энергии выделится при гидролизе 2 моль АТФ до АДФ?
- Почему без витаминов ферменты не могут работать?
Ответы:
- Т–А–Ц–Г–Т–Т.
- А = Т = 20%; на Г и Ц остаётся 60%, значит, Г = Ц = 30%.
- \(2 \cdot 40 = 80\) кДж.
- Витамины — небелковая часть ферментов; без них фермент не проявляет активность.
На с. 27 вверху — задание предыдущего параграфа: таблица о значении белков в организме. Это не часть §6; если нужно, заполню её отдельно.
