Решебник по биологии 9 класс Суматохин. Углубленный Часть 1, 2 Часть 1 | Страница 35

Состав и структура ДНК и РНК были выяснены благодаря следующим методам и исследованиям:

• Химический анализ (работы Фридриха Мишера, который выделил нуклеиновые кислоты из ядер лейкоцитов, и других учёных), позволивший определить, что в состав нуклеиновых кислот входят нуклеотиды, состоящие из остатка фосфорной кислоты, углевода (дезоксирибозы в ДНК и рибозы в РНК) и азотистого основания. Также было установлено, что ДНК содержит основания А, Г, Ц, Т, а РНК – А, Г, Ц, У.

• Количественный анализ содержания азотистых оснований в ДНК (правило Эрвина Чаргаффа), которое показало, что количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых (А+Г=Т+Ц), а количество аденина равно количеству тимина (А=Т) и количество гуанина равно количеству цитозина (Г=Ц).

• Метод рентгеноструктурного анализа (работы Розалинд Франклин), который дал данные о спиральной структуре молекулы ДНК.

• Моделирование структуры молекулы ДНК, основанное на всех полученных данных (Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, 1953 г.), которое привело к открытию структуры двойной спирали ДНК, построенной по принципу комплементарности (А-Т, Г-Ц).

Сравнение молекул ДНК и РНК:

Согласно правилу комплементарности (А всегда связывается с Т, а Г – с Ц), порядок нуклеотидов в комплементарной цепи будет:

• Ц (Цитозин) - Г (Гуанин)

• Т (Тимин) - А (Аденин)

• Т (Тимин) - А (Аденин)

• А (Аденин) - Т (Тимин)

• Г (Гуанин) - Ц (Цитозин)

• Т (Тимин) - А (Аденин)

• Т (Тимин) - А (Аденин)

• Ц (Цитозин) - Г (Гуанин)

• А (Аденин) - Т (Тимин)

Порядок нуклеотидов комплементарной цепи: ГААТЦААГТ.

Сравнение белков и нуклеиновых кислот:

Информацию о первичной структуре белков называют наследственной или генетической, потому что именно последовательность аминокислот в полипептидной цепи (первичная структура) определяет уникальные свойства и функции белка, а через них – все признаки и свойства организма. Эта информация зашифрована в последовательности нуклеотидов молекул ДНК и передаётся из поколения в поколение при делении клеток и размножении организмов. Таким образом, первичная структура белка – это прямое выражение генетического кода.

Зная последовательность нуклеотидов одной из цепей ДНК, можно определить порядок мономеров (нуклеотидов) второй цепи, используя принцип комплементарности. Этот принцип основан на том, что азотистые основания в двух цепях ДНК всегда спариваются строго определённым образом, образуя водородные связи:

• Аденин (А) всегда связывается с Тимином (Т).

• Гуанин (Г) всегда связывается с Цитозином (Ц).

Следовательно, каждой нуклеотидной паре в одной цепи соответствует строго определённый, комплементарный ей нуклеотид в другой цепи.

Открытие структуры ДНК (двойной спирали с принципом комплементарности) в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком было оценено как выдающееся биологическое открытие XX века по нескольким причинам:

• Оно впервые дало молекулярное объяснение механизму наследственности, показав, что ДНК является материальным носителем генетической информации.

• Двухцепочечная структура и принцип комплементарности сразу позволили понять, как генетическая информация может храниться и точно удваиваться (реплицироваться) перед делением клетки, обеспечивая передачу признаков следующим поколениям.

• Открытие открыло путь к пониманию генетического кода и процессов реализации наследственной информации (синтеза белка через транскрипцию и трансляцию), заложив основу для развития молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии.

В ДНК или РНК вирусов, которые являются внутриклеточными паразитами, зашифрована генетическая информация, необходимая для синтеза их собственных вирусных белков и образования новых вирусных частиц (копий). Эта информация включает:

• Сведения о структурных белках вирусной оболочки (капсида).

• Сведения о ферментах, которые могут быть необходимы вирусу для репликации его нуклеиновой кислоты и/или подавления или использования клеточных систем хозяина.

Поскольку вирусы не имеют собственного белоксинтезирующего аппарата, их нуклеиновая кислота содержит инструкции, которые заставляют клетку-хозяина синтезировать компоненты вируса, используя её рибосомы и ресурсы.

Да, ДНК отличается в каждом из перечисленных случаев:

• У разных видов млекопитающих: ДНК отличается существенно. Разные виды имеют разные наборы генов и последовательности нуклеотидов, что определяет их уникальные анатомические, физиологические и поведенческие характеристики (например, ДНК человека и ДНК собаки).

• У особей одного вида: ДНК отличается (за исключением однояйцевых близнецов). Эти различия, называемые генетическим полиморфизмом, обусловлены уникальной комбинацией генов, полученных от родителей, и обеспечивают индивидуальность каждой особи. Именно эти различия лежат в основе фенотипического разнообразия (например, разный цвет глаз, рост и т. д.).

• У кровных братьев или сестёр: ДНК отличается, но незначительно и менее существенно, чем у неродственных особей того же вида. Братья и сёстры наследуют гены от одних и тех же родителей, поэтому у них большой процент генетического материала (в среднем около 50%) идентичен. Однако, из-за случайного комбинирования отцовских и материнских хромосом в процессе мейоза (образования половых клеток), точная последовательность ДНК (за исключением однояйцевых близнецов) будет уникальной.

Обмен веществ и энергии — важнейший признак живых организмов, потому что живые организмы и клетки постоянно обмениваются с окружающей средой веществом и энергией. Входящие в состав организма вещества постоянно и достаточно интенсивно обновляются: одни распадаются до конечных продуктов, другие синтезируются. Для поддержания жизнедеятельности организм требует приток энергии, которую можно получить в процессе распада органических веществ. Совокупность протекающих в организмах реакций обмена веществ и энергии называют метаболизмом (от греч. metabole – превращение).