Нуклеиновые кислоты.
методическая разработка по биологии (10 класс) по теме

Слайд 1

Слайд 2

Нуклеиновые кислоты ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) РНК (рибонуклеиновая кислота)

Слайд 3

Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственно информации в живых организмах.

Слайд 4

Вехи истории НК впервые были описаны в 1869 г швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером ( 1844 – 1895). Выделил вещество в клеточных ядрах лейкоцитов. (Из гнойного вещества, в состав которого входили N 2 , Р). Назвал - нуклеином, отсюда и название – нуклеиновая кислота (лат. « nucleus » - ядро).

Слайд 5

Из местной хирургической больницы ему поставляли повязки, снятые со свежих гнойных ран. Мишер отмывал лейкоциты из ткани бинтов, а затем выделял из отмытых клеток молекулы белков. В процессе исследований, ему удалось установить, что кроме белка, в лейкоцитах содержится еще какое-то неизученное вещество. Оно выделялось в виде осадка нитевидной или хлопьеобразной структуры при создании кислой среды. При подщелачивании раствора, осадок растворялся. Исследуя препарат лейкоцитов под микроскопом, Мишер обнаружил, что в процессе отмывания лейкоцитов разбавленной соляной кислотой, от них остаются одни ядра. На основании этого, он сделал заключение о том, что в ядрах клеток содержится неизвестное вещество, и назвал его нуклеином, от латинского слова nucleus , что в переводе означает « ядро ». При более подробном изучении, Мишер разработал целую систему выделения и очистки нуклеинов. Выделенное соединение он подверг обработке эфиром и другими органическими растворителями, и убедился, что это не жировое соединение, т. к. оно не растворялось в этих веществах. Не имели нуклеины и белковой природы, т.к. при обработке ферментами, разлагающими белки, они не претерпели никаких изменений.

Слайд 6

В 1944 г. группа американских бактериологов из Рокфеллеровского института во главе с О. Эвери показала, что способность пневмококков вызывать болезнь передается от одних к другим при обмене ДНК (плазмидами). Таким образом, было доказано, что именно ДНК является носителем наследственной информации . Теории, объясняющей данный факт, еще не было.

Слайд 7

Строение нуклеиновых кислот Азотистые основания Углевод Остаток фосфорной кислоты

Слайд 8

Азотистые основания

Слайд 9

Углеводы Рибоза Дезоксирибоза

Слайд 10

Химическое строение азотистых оснований и углеводов в РНК в ДНК в РНК в ДНК

Слайд 11

Остаток фосфорной кислоты P O O OH OH

Слайд 12

Строение нуклеиновых кислот Азотистое основание сахар Нуклеозид

Слайд 13

Строение нуклеотида Азотистое Основание сахар пентоза остаток фосфорной кислоты. Рибоза аденин тимин гунин цитозин Дезоксирибоза H 2 PO 4 ( остаток) урацил

Слайд 14

Нуклеотид

Слайд 15

Азотистое основание сахар пентоза остаток фосфорной кислоты.

Слайд 17

Строение ДНК ДНК- биополимер, состоящий из полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. ДНК- полимер с очень большой молекулярной массой. ДНК- полимер, состоящий из мономеров- нуклеотидов.

Слайд 18

Нуклеотидный состав ДНК впервые ( 1950г.) количественно проанализировал американский биохимик Эрвин Чаргафф ( 1905 – 2002г.) В 1950 — 1953 годах им было показано, что общее количество адениновых остатков в каждой молекуле ДНК равно количеству тиминовых остатков, а количество гуаниновых остатков — количеству цитозиновых .

Слайд 19

Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — цитозину: А=Т, Г=Ц. Количество пуринов равно количеству пиримидинов : А+Г=Т+Ц. Правила Чаргаффа

Слайд 20

Морис Хью УИЛКИНС (1916 г. - 2004 г.) 1950г. – получил рентгенограмму кристаллических волокон ДНК. ДНК имеет определенную структуру. Четкий крест – признак двойной спирали. Нуклеотиды расположены друг от друга на расстоянии 0,34 нм Виток – 10 нуклеотидов.

Слайд 22

УОТСОН Джеймс Дьюи (1928 - н.в.) КРИК Френсис Харри Комптон (1916 - н.в.) 1.Сахарофосфатный остов – на периферии ДНК. 2. Пуриновые и пиримидиновые основания – в середине. 3. Аденин может спариваться только с тимином, а гуанин с цитозином.

Слайд 24

Комплементарность (лат. complementum — дополнение) — пространственная взаимодополняемость молекул или их частей, приводящая к образованию водородных связей. В нуклеиновых кислотах наблюдается комплементарность последовательностей оснований в противоположных цепях ДНК. Азотистые основания нуклеотидов способны вследствие образования водородных связей формировать парные комплексы А = Т, А = У; Г =Ц

Слайд 25

Вторичная структура нуклеиновых кислот Молекула ДНК – спиральная, состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси – вторичная структура . Пары оснований располагаются строго перпендикулярно оси двойной спирали, подобно перекладинам в перевитой веревочной лестнице. Эти пары имеют почти точно одинаковые размеры, поэтому в структуру двойной спирали «вписываются» любые последовательности пар оснований. Данное строение и отражает модель Уотсона-Крика .

Слайд 26

Александер ТОДД (1907 г. – 1997 г.) В начале 50- х годов большая группа ученых под руководством английского ученого А. Тодда установила точную структуру связей, соединяющих нуклеотиды одной цепи. Все эти связи оказывались одинаковыми: углеродный атом в 5'- положении остатка дезоксирибозы одного нуклеотида соединяется через фосфатную группу с углеродным атомом в З'-положении соседнего нуклеотида .

Слайд 29

Подведем итоги по строению ДНК: -число полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК равно двум; -цепи образуют спирали по 10 пар оснований в каждом витке; -двойные цепи закручены одна вокруг другой и вместе вокруг общей оси; -фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а основания внутри и расположены с интервалом 0,34 нм под прямым углом к оси молекулы;

Слайд 30

-цепи удерживаются вместе водородными связями между основаниями; -пары, образуемые основаниями (А-Т и Г-Ц), в высшей степени специфичны: полинуклеотидные цепи комплементарны друг другу ; -в структуре ДНК может происходить изменение в чередовании нуклеотидов ( мутации ). Подведем итоги по строению ДНК:

Слайд 31

Задача. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Определить: сколько содержится других нуклеотидов (по отдельности) в этой молекуле ДНК?

Слайд 32

Дано: Решение: Г – 880 – 22% 1) Исходя из правила Г=Ц, 880 - 22% Найти: 2) Принцип комплементарности: ( А + Т) + ( Г + Ц) = 100 % А -? А = Т = 100 –( 22+22) = 56% Т-? 3) Вычислим количество нуклеотидов: Ц-? 880 – 22% х = 880 · 56 : 22= 2240 Х – 56 % А + Т = 2240 : 2 = 1120 ( А =Т) 4) общее количество нуклеотидов 880+880+ 1120+ 1120+ = 4000 В одной цепи 4000 : 2 = 2000 нуклеотида Ответ А = Т = 1120, Г=Ц =880.

Слайд 33

Реши задачу: Одна из цепей фрагмента молекулы ДНК имеет следующее строение: Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т. Укажите строение противоположной цепи. Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.

Слайд 34

Решение: I цепь ДНК Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т Ц-Ц-Ц-Т-А-Т-Т-Г-Т-Ц-Т-А (по принципу комплементарности) и-РНК Г-Г-Г-А-У-А-А-Ц-А-Г-Ц-У-

Слайд 35

Репликация ДНК Удвоение молекулы ДНК называют репликацией или редупликацией . Во время репликации часть молекулы «материнской» ДНК расплетается на две нити с помощью специального фермента , причем это достигается разрывом водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями: аденином —тимином и гуанином – цитозином. Далее к каждому нуклеотиду разошедшихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный ему нуклеотид. Таким образом, образуются две двуцепочечные молекулы ДНК, в состав каждой из которых входят одна цепочка «материнской» молекулы и одна новосинтезированная («дочерняя») цепочка. Эти две молекулы ДНК абсолютно идентичны .

Слайд 36

УОТСОН Джеймс Дьюи (1928 - н.в.) Американский биофизик, биохимик, молекулярный биолог, предложил гипотезу о том, что ДНК имеет форму двойной спирали, выяснил молекулярную структуру нуклеиновых кислот, принцип передачи наследственной информации. Лауреат Нобелевской премии 1962 года по физиологии и медицине (вместе с Фрэнсис Харри Комптоном Криком и Морисом Уилкинсом).

Слайд 37

КРИК Френсис Харри Комптон (1916 - н.в.) Английский физик, биофизик, специалист в области молекулярной биологии, выяснил молекулярную структуру нуклеиновых кислот; открыв основные типы РНК, предложил теорию передачи генетического кода и показал, как происходит копирование молекул ДНК при делении клеток. Ученый является членом Лондонского королевского общества (1959), в 1962 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине (вместе с Джеймсом Дьюи Уотсоном и Морисом Уилкинсом).

Слайд 38

Модель ДНК Уотсона и Крика – 1953 г. ДНК – двойная спираль, в которой 2 полинуклеотидные цепи удерживаются водородными связями между комплементарными основаниями. Данная модель была основана на следующих фактах: данные химического анализа (ДНК – полинуклеотид); работа Эрвина Чаргаффа о равном соотношении в ДНК аденина и тимина, цитозина и гуанина; рентгенограмма ДНК, полученная Розалиндой Франклин и Морисом Уилкинсом . Именно модель Уотсона-Крика позволила объяснить, каким образом при делении клетки в каждую дочернюю клетку попадает идентичная информация, содержащаяся в материнской клетке. Это происходит в результате удвоения молекулы ДНК, то есть в результате репликации .

Слайд 39

Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 1. Нахождение в клетке Ядро, митохондрии, рибосомы, хлоропласты. Ядро, митохондрии, хлоропласты. 2. Нахождение в ядре Ядрышко Хромосомы 3. Состав нуклеотида Одинарная полинуклеотидная цепочка, кроме вирусов Двойная, свернутая правозакрученная спираль (Дж.Уотсон и Ф.Крик в 1953г.)

Слайд 40

Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 4. Состав нуклеотида 1.Азотистое основание ( А-аденин , У-урацил , Г-гуанин,Ц-цитозин ). 2.Углевод рибоза 3.Остаток фосфорной кислоты 1.Азотистое основание ( А-аденин , Т-тимин , Г-гуанин,Ц-цитозин ). 2.Углевод дезоксирибоза 3.Остаток фосфорной кислоты

Слайд 41

Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 5. Свойства Не способна к самоудвоению. Лабильна Способна к самоудвоению по принципу компли-ментарности:А-Т; Т-А; Г-Ц;Ц-Г. Стабильна. 6. Функции и-РНК (или м-РНК)определяет порядок расположения АК в белке; Т-РНК- подносит АК к месту синтеза белка(к рибосомам); p -РНК определяет структуру рибосом. Химическая основа гена. Хранение и передача наследственной информации о структуре белков .

Слайд 42

Запиши: ДНК - двойная спираль ДЖ.Уотсон, Ф. Крик-1953г.Нобелевская премия А=Т, Г=Ц- комплиментарность Функции: 1.хранение 2.воспроизведение 3.передача Наследственной информации РНК - одиночная цепь А,У,Ц,Г - нуклеотиды Виды РНК: И- РНК Т- РНК Р- РНК Функции: биосинтез белка

Слайд 43

Применение НК На протяжении жизни человек болеет, попадает в неблагоприятные производственные или климатические условия. Следствие этого – учащение «сбоев» в отлаженном генетическом аппарате. До определенного времени «сбои» себя внешне не проявляют, и мы их не замечаем. Увы! Со временем изменения становятся очевидными. В первую очередь они проявляются на коже. В настоящее время результаты исследований биомакромолекул выходят из стен лабораторий, начиная все активнее помогать врачам и косметологам в повседневной работе. Еще в 1960-х гг. стало известно, что изолированные нити ДНК вызывают регенерацию клеток. Но только в самые последние годы XX столетия стало возможно использовать это свойство для восстановления клеток стареющей кожи.