Тема урока: Нуклеиновые кислоты. Строение. ДНК, РНК. Нуклеотиды, нуклеозиды

Тема № 3: АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Урок № 41

Тема урока: Нуклеиновые кислоты. Строение. ДНК, РНК. Нуклеотиды, нуклеозиды.

Цель урока: Рассмотреть виды нуклеиновых кислот, места их локализации в клетке и их функции, сформировать знание о строении ДНК, РНК, отдельного нуклеотида, соединение мономеров в цепь, основанную по принципу комплементарности.

На преды­дущих занятиях познакоми­лись с самыми сложными по строению и функциям в жи­вых организмах молекулами — белками. Теперь ясна причи­на разнообразия живой мате­рии — это связано с разнооб­разием белков, которое в свою очередь объясняется почти безграничным числом сочета­ний двадцати аминокислот.

Но вот парадокс. Несмот­ря на столь широкое разнообразие белковых форм жиз­ни, на нашей планете встре­чаются существа, удивительно схожие между собой целым рядом признаков. Мы при­выкли называть их родствен­никами.

Если вы хорошо знаете свою родословную (кстати, до какого колена вы можете ее проследить?), то наверняка обнаружите ряд сходств меж­ду собой и своими предками, даже отдаленными. А в арис­тократических семействах (там, где они уцелели) это сде­лать особенно легко, ведь аристократы традиционно придают значение генеалогии. Известно, например, что в королевской династии Габсбур­гов характерная форма верх­ней губы передавалась от по­коления к поколению чуть ли не тысячу лет.

Явление наследственности для нас столь обычно, что мы удивляемся ему скорее по привычке. Восклицая при виде новорожденного: "Ах, как он похож на мать (бабуш­ку, прабабушку и т. д.)", — мы в действительности больше удивились бы отсутствию это­го сходства.

Между тем наследствен­ность — одно из самых заме­чательных и необычных свойств жизни. Действитель­но, почему при том, что ве­роятность случайного копиро­вания белков близка к нулю, белковые структуры различ­ных организмов могут быть так похожи?

Живые организ­мы состоят из клеток. Клет­ка — это набор так или иначе организованных веществ. Та­ким образом, всякая функция живого организма может быть приписана какому-либо ве­ществу или группе веществ (исключая, видимо, тайну са­мой жизни). Мы уже узнали на предыдущих уроках, сколь разнообразны функции бел­ков в организме. Но тогда и функция наследственности должна быть привязана к ка­кому-то веществу. Вот только к какому?

Итак, тема сегодняшнего урока «НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. СТРОЕНИЕ. ДНК, РНК. НУКЛЕОТИДЫ, НУКЛЕОЗИДЫ».

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные органические соединения. Они состоят из углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота.

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1869 году швейцарским врачом Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, бактериях, грибах и вирусах (презентация).

В природе существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые, или ДНК, и рибонуклеиновые, или РНК. Название произошло от углевода, входящего в состав нуклеиновых кислот. Молекула ДНК содержит сахар дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу.

Строение ДНК.

Трехмерная модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 году американским биологом Д. Уотсоном и английским ученым Ф. Криком. История открытия этого вещества и, следовательно, механизма наследственности является едва ли не самым ярким достижением науки XX века.

Весенним утром 1953 года Ф. Крик вбежал в лабораторию со словами: «Это не просто спираль. Это двойная спираль!» И как в сказке все сразу стало ясно. Жена Ф. Крика в этот же день набросала рисунок спирали, состоящей из 2-х переплетающихся витков. Этот эскиз и вошел в статью Уотсона и Крика, опубликованную в журнале «Nature» 25 апреля 1953 года.

В этой статье они предлагали модель двухцепочечной спирали ДНК, похожей на винтовую лестницу, ступеньками которой являются комплементарные пары А-Т, Г-Ц. «Перилами» лестницы служат молекулы сахара дезоксирибозы, а соединяются нуклеотиды в цепочку при помощи фосфорной кислоты.

Уникальный случай: статья, совершившая переворот в науке, состояла всего из 900 слов и помещалась на одной странице.

Механизм копирования наследственной информации объяснялся новой моделью с такой ясностью и казался таким очевидным, что почти не встретил возражений.

В 1962 году Уотсон, Крик за свое открытие были удостоены Нобелевской премии по медицине.

У модели два достоинства. Она проста и красива. Она однозначно объясняет копирование наследственной информации в процессе роста организма.

Существует красивая древняя легенда. Рассказывают, что когда-то в давние времена человек имел неразделенную природу, мужское и женское начало сочеталось в нем гармонично. Но в наказание за прегрешения Создатель мира рассек человека надвое, разделив на женщину и мужчину. С тех пор и бродят мужчины и женщины в поисках утраченной половинки, утраченной гармонии. Нечто подобное происходит при репликации ДНК. Каждый раз в процессе митоза гармония утрачивается, чтобы затем восстановиться вновь. Модель жизни в миниатюре!

Молекула ДНК состоит из 2-х правозакрученных спиральных цепочек полинуклеотидов. Недавно была открыта левозакрученная ДНК. РНК состоит из одной спирально закрученной полинуклеотидной цепочки. Полинуклеотидная цепь ДНК состоит из нуклеотидов. А что является структурными компонентами нуклеотидов?

В состав любого нуклеотида ДНК входит одно из четырех азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г). Они отличаются только азотистыми основаниями, которые попарно имеют близкое химическое строение: Ц (цитозин) подобен Т (тимин), (они относятся к пиримидиновым основаниям). А и Г по размерам несколько больше, чем Т и Ц. В ДНК входят нуклеотиды только четырех видов. Как объединяются две поленуклиетидные цепи в единую молекулу ДНК?

 

 

Между азотистыми основаниями нуклеотидов разных цепей образуются водородные связи (между А и Т – две, а между Г и Ц – три). При этом А соединяется водородными связями только с Т, а Г – с Ц. В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Эта закономерность получила название правила Чаргаффа. Благодаря этому свойству последовательность в другой, т.е. цепи ДНК являются как бы зеркальными отражениями друг друга. Такое избирательное соединение нуклеотидов называется комплементарностью и это свойство лежит в основе самосборки новой полинуклеотидной цепи ДНК на базе исходной. Помимо водородных связей в стабилизации структуры двойной спирали участвуют и гидрофобные взаимодействия.

 

Рибонуклеиновая кислота (РНК), также линейный полимер, но гораздо более короткий. Основания РНК комплементарны основаниям ДНК, но в молекуле РНК одно основание тимин (Т) – заменено на урацил (У) и вместо дезоксирибозы использована просто рибоза, имеющая на один атом кислорода больше. Кроме того, РНК – одноцепочечная структура.

Виды РНК: и – РНК

                 т – РНК

                 р – РНК

Функции: Биосинтез белка.

А теперь давайте посмотрим видео-лекцию «Нуклеиновые кислоты», перейдя по ссылке:

https://yandex.ua/video/preview/?filmId=1767972102395288265&text=урок%20по%20химии%20на%20тему%20Нуклеиновые%20кислоты.%20Строение.%20ДНК%2C%20РНК.%20Нуклеотиды%2C%20нуклеозиды.&path=wizard&parent-reqid=1587054951354918-554815556654821900800209-production-app-host-vla-web-yp-119&redircnt=1587055975.1

Домашнее задание:

1. Выполните тестовое задание:

ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ