Зміст

2.2.7. Нуклеїнові кислоти

У квітні 1953 року в статті журналу Nature Джеймс Уотсон (1928-) та Френсіс Крик (1916-2004) запропонували структуру подвійної спіралі для молекули ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота).

Відкриття цієї структури було фундаментальним для розуміння функції ДНК як молекули-носія для генетичної інформації та трансцендентальної через глибоке значення, яке передача інформації має у всіх біологічних процесах.

Основна одиниця спадкування, т. Зв ген, нарешті можна було б співвіднести з фізичною структурою: гени - це ДНК.

експресія гена відноситься до всіх процесів, за допомогою яких клітина перетворює генетичну інформацію в білки.

У живій клітині потік генетичної інформації відбувається за простим зразком:

Транскрипція ↓ ↑ Зворотна транскрипція

Тобто: генетична інформація з ДНК транскрибується в РНК і перетворюється на білки.

кислоти
Фотографія Уотсона та Крика з їх тривимірною моделлю ДНК. Джерело: thehistoryblog.com

2.2.7.1. ДНК

Структура ДНК є a подвійна спіраль, утворений двома антипаралельними і комплементарними нуклеотидними ланцюгами. Обидва ланцюги проходять уздовж, обертаючись за годинниковою стрілкою навколо осі.

Кожен нуклеотид складається з азотистої основи, дезоксирибози та фосфатної групи:

1. А азотна основа

Це плоска молекула з однією або двома кільцями у своїй структурі, яка незмінно містить азот. У ДНК азотистими основами є:

два. Дезоксирибоза

Це п'ятивуглецевий цукор, 1 'вуглець якого приєднаний до азоту азотистої основи. Як характеристика, вуглець 2 'не має зв'язку з киснем.

3. А Фосфатна група

Фосфат приєднується до 5 'вуглецю дезоксирибози. У ДНК азотисті основи утворюють комплементарні пари, з’єднані водневими зв’язками, а їх плоскі поверхні перпендикулярні осі подвійної спіралі.

A-T. Два водневі зв’язки приєднуються до аденіну та тиміну

G-C. Три водневі зв'язки пов'язують гуанін і цитозин

Площина кожної дезоксирибози майже перпендикулярна площині азотистої основи, до якої вона приєднана, і розташована на зовнішній стороні молекули.

У кожному ланцюзі 3 'вуглець одного нуклеотиду пов'язаний з 5' вуглецем наступного нуклеотиду фосфодіефірний зв’язок. Отже, 5 'кінець ланцюга закінчується фосфатом, тоді як 3' кінець закінчується вільною гідроксильною групою (-OH) цукру.

Нуклеотидна послідовність ланцюга завжди визначається 5 '→ 3', і обидві ланцюги є антипаралельними, оскільки основи однієї йдуть в одному напрямку, а основи іншої - в протилежному напрямку. Наприклад,

5 ’C A G A T G A A G A A A C T G A G G C C 3’

3 ’G T C T A C T T C T T T G A C T C C G G 5»

Ця послідовність відповідає парам основ 50 300 250 - 50 300 269 хромосоми 1 Homo sapiens.

геном являє собою повну послідовність основ ДНК і містить інформацію, необхідну для побудови цілісного організму.

Повну карту людського геному можна знайти в загальнодоступній базі даних Інституту благодійних організацій Wellcome Trust Sanger (sanger.ac.uk).

Діаграми хромосом надзвичайно сприйнятливі до ампліфікації для розгортання послідовностей основ у ДНК.

Було проведено секвенування декількох сотень геномів, і ще більша кількість відповідає проектам секвенування геномів, які все ще перебувають у процесі.

2.2.7.2. РНК

РНК - це молекула, дуже схожа на ДНК, але структурно та функціонально обидві мають помітні відмінності. РНК - це також ланцюг нуклеотидів, і кожен з них складається з азотистої основи, рибози та фосфатної групи.

1. А азотна основа, Що може бути:

  • Аденін
  • Гуанін
  • Цитозин
  • Урацил (U)

На відміну від ДНК, РНК містить не тимін, а урацил.

два. Рибоза

2 'вуглець рибози має зв'язок з киснем, тоді як дезоксирибоза ДНК цього не робить.

3. А Фосфатна група

Фосфат приєднується до 5 'вуглецю рибози.

Отже, основна відмінність ДНК від РНК полягає в тому, що ДНК складається з дезоксирибонуклеотидів; і РНК - рибонуклеотидами.

У клітині РНК може знаходитись як одна ланцюг, частково утворюючи подвійні ланцюги, або пов’язана з білками у складних функціональних структурах.

Спорідненість до комплементарного ланцюга властива структурі нуклеїнових кислот, і утворення пари основ є точним, незалежно від того, є комплементарний ланцюг ДНК або РНК.

Це точне утворення пари основ використовується клітиною для транскрипції послідовності сегмента ДНК в РНК.

Шаблон ДНК 3 'G T C T A C T T C T T T G A C T C C G T 5'

РНК, що синтезується 5 'C A G A U G A A G A A → 3

Транскрипція - процес синтезу ланцюга РНК, послідовність якого ідентична послідовності ланцюга ДНК.

Транскрипція здійснюється лише на одному ланцюжку ДНК, матричному ланцюгу, який може бути будь-яким із двох; інший називається рядок кодера. Фермент, який транскрибує ДНК для синтезу РНК, називається РНК-полімеразою.

Існує три основних типи РНК:

1. РНК месенджера (MRNA)

Це лінійний ланцюг довжиною від 500 до 10000 основ. Її називають інформаційною РНК, оскільки вона передає генетичну інформацію від ДНК до місць синтезу білка в клітині: рибосом.

У ДНК, а отже, і в РНК інформація кодується в послідовності з трьох основ, і кожен триплет називається кодон.

5 'AAA 3' кодон для лізину в мРНК

Послідовність кодону визначає послідовність амінокислот у синтезі білка.

На наступному малюнку послідовність підстав від 50 300 250 до 50 300 267 ланцюга ДНК кодує амінокислотну послідовність (від аміно-кінця до кінця карбоксилу: N → C):

N Gln Met Lis Lis Leu Arg C

5 ’CAG ATG AAG AAA CTG AGG 3’

У символіці однієї літери амінокислотна послідовність - QMKKLR. Переклад відрізняється, якщо зчитування кодону починається з позиції одна або дві бази, що йдуть до 3 'кінця послідовності.

два. Передача РНК (TRNA)

Це короткий ланцюг із 74 до 95 нуклеотидів, що мають додаткову спорідненість до себе. Його тривимірна структура - L, кінці якої - антикодонові плечі та акцептор амінокислот.

Антикодонна рука містить точно a антикодон, що є додатковою послідовністю кодону:

5 'AAA 3' кодон для лізину в мРНК

3 ’UUU 5’ Антикодон для лізину в тРНК

У цьому прикладі рука акцептора амінокислот точно зв’язується з певною амінокислотою, лізином. Коли тРНК несе амінокислоту, вона називається зарядженою. І це називається переносною РНК, оскільки вона переносить певну амінокислоту з цитоплазми в рибосому під час синтезу білка.

3. Рибосомна РНК (РРНК)

Вони являють собою молекули довжиною від 1500 до 4700 основ, які пов’язані з білками і утворюють комплекси, звані рибосомами, функцією яких є синтез білків.

У прокаріотів рибосоми (70S) складаються з двох субодиниць (30S і 50S), і в цілому вони містять три молекули РНК, зібрані з 54 білками.

У еукаріотів рибосоми (80S) складаються з двох субодиниць (40S і 60S), і в цілому вони містять чотири молекули РНК, зібрані з 82 білками.

На додаток до мРНК, тРНК та рРНК існує ряд малих молекул РНК, які в цілому складаються з білками і мають ферментативні або регуляторні функції.

2.2.7.3. Реплікація ДНК

Коли клітина ділиться на дві рівні клітини, ДНК повинна розмножуватися.

реплікація - це процес копіювання молекули ДНК, в результаті чого утворюються дві абсолютно однакові молекули ДНК.

При реплікації кожна нитка подвійної спіралі служить шаблоном для синтезу комплементарної нитки. Загальноприйнятим називають процес реплікації напівконсервативний, тому що кожна отримана молекула ДНК має старий і новий ланцюг.

Цей процес здійснюється у три етапи:

1. Ініціація. Він складається з утворення міхура для реплікації, кінці якого - дві шпильки.

а) Білки-ініціатори знаходять місце, яке називається початком реплікації, послідовністю, багатою в А і Т-підставах, і зв'язуються з ним.

У прокаріотів є лише одне походження реплікації на круговій хромосомі.

У еукаріотів існує багато джерел реплікації вздовж лінійних хромосом.

б) Ферменти гелікази відокремлюють ланцюги ДНК і просуваються в обидві сторони через подвійну спіраль, розриваючи водневі зв’язки, що утримують обидві ланцюги разом.

в) Ферменти топоізомерази зв’язуються з одинарними ланцюгами, і, розрізаючи та повторно зв’язуючи, розслаблюють додаткову спіраль, утворену поділом ланцюгів.

г) Одноланцюгові зв’язуючі білки запобігають реформуванню подвійної спіралі та забезпечують доступ до апарату синтезу.

д) Фермент примази синтезує короткий ланцюг РНК, званий праймером, який забезпечує 3'-ОН-кінець, на якому він може ініціювати синтез ДНК.

два. Подовження. У кожному бульбашці реплікації голоферменти ДНК-полімераз синтезують комплементарні ланцюги:

а) Голоферменти ДНК-полімераз синтезують комплементарні ланцюги обох окремих ланцюгів і просуваються двонаправлено через обидві вилки реплікації, збільшуючи міхур. Але синтез ДНК відбувається лише у напрямку 5 '→ 3'.

б) У ланцюжку міхура синтез є безперервним і називається вдосконаленим ланцюгом; але в іншому синтез переривається Осколки оказакі і це називається зворотним ланцюгом.

в) Праймери замінюються ДНК. Голоферменти еукаріотичних ДНК-полімераз набагато складніші, ніж прокаріотичні. Вони не тільки синтезують ДНК, але й перевіряють нуклеотиди нуклеотидами на предмет точної комплементарності основ, відновлюють невідповідні основи та замінюють праймери ДНК.

г) Фермент ДНК-лігаза поступово зв’язує фрагменти Оказакі.

3. Завершення синтезу. У прокаріотів припинення відбувається, коли міхур реплікації пройшов всю кругову хромосому; і у еукаріотів, коли бульбашки реплікації зустрічаються і досягають кінців лінійної хромосоми, або коли процес зупиняється термінаторним білком.

2.2.8. Харчові потреби організму людини

Харчування - це сукупність процесів, за допомогою яких організм перетворює та включає речовини, які повинні задовольнити його енергетичні та структурні потреби.

Їжа - це процес, за допомогою якого організми виводять із зовнішнього середовища ті речовини, які містяться в їжі, необхідні для харчування.

Травлення - це розщеплення їжі та напоїв на молекули настільки малі, що вони можуть засвоюватися організмом. Травлення здійснює травна система, але втручаються також кровоносна система та нервова система.

Харчові процеси виконують три основні функції в організмі:

а) Забезпечити енергією.

б) Забезпечити будівельними матеріалами, синтезом та оновленням органічних конструкцій.

в) Забезпечувати речовини, необхідні для регулювання хімічних процесів.

2.2.8.1. Групи продуктів

1. Зернові та бульби. Ці групи забезпечують більшу частину необхідної енергії щодня, вони також містять велику кількість вітамінів і є важливим джерелом харчових волокон. Приклади круп: кукурудза, пшениця, овес. Приклади бульб: картопля, батат, маніока.

2. Бобові та продукти тваринного походження Ці продукти забезпечують білки, необхідні для росту, а також такі мінерали, як залізо, кальцій та цинк, та інші вітаміни, наприклад. Наприклад, вітамін А та декілька комплексів групи В. Приклади бобових: квасоля, сочевиця, боби ліми. Приклади продуктів харчування тваринного походження: молоко, яйце, риба.

3. Овочі та фрукти. Це єдине джерело вітаміну С, вони також забезпечують інші вітаміни, такі як фолієва кислота, каротин, вітамін К та мінерали, такі як калій та залізо, серед інших. Приклади овочів: мангольд, морква, кабачки. Приклади фруктів: гуава, диня, папайя.

2.2.8.2. Харчова орієнтація

а) Включіть щонайменше по одній їжі з кожної групи у кожне з прийомів їжі протягом дня.

б) Споживайте якомога менше жиру, олії, цукру та солі.

в) Пийте багато чистої води. Рекомендація для підлітків та дорослих становить близько 2 літрів води на день.

Вживання різних поєднань їжі забезпечує здорове харчування. Загалом фрукти та овочі вважаються основними, і їх слід доповнювати крупами, молочними продуктами та м’ясом.

2.2.8.3. Види поживних речовин

Поживні речовини можна згрупувати у такі групи:

г) Мінеральні солі

Вуглеводи виконують фундаментальну функцію, а саме енергію: вони є енергією, яку найпростіше використовувати.

Окрім того, що ліпіди є енергійною поживною речовиною, вони постачають незамінні жирні кислоти та забезпечують організм жиророзчинними вітамінами (A, D, E і K). Його споживання є надзвичайно важливим, хоча надлишок його внеску, особливо насичених жирів, шкодить здоров’ю.

Білки складають нашу структуру і, отже, необхідні для росту, їх оновлення та синтезу багатьох речовин, пов'язаних з імунітетом, а також для сприяння клітинним ферментативним реакціям.

Вітаміни та мінерали беруть участь у багатьох клітинних процесах. У нашому раціоні є два типи вітамінів:

а) Розчинний у воді: 8 вітамінів групи В та вітамін С.

б) Жиророзчинні: вітаміни A, D, E і K.

Для людського організму потрібно близько 20 мінералів, а саме кальцій, фосфор, магній, залізо, марганець, цинк, мідь, кобальт, хром, молібден, йод, фтор, натрій, калій, хлор, сірка, селен, нікель, олово та кремній.

Клітковина в цілому описується як та частина рослин, яка не перетравлюється кишечником людини, і її можна класифікувати на дві групи:

а) Нерозчинні: целюлоза, лігнін та деякі геміцелюлози. Міститься у цільнозернових, житніх та рисових продуктах.

б) Розчинні: геміцелюлози, пектини, ексудатні камеді, насінні камеді, похідні водоростей та хімічні похідні целюлози. Міститься у фруктах (пектин), бобових та злакових культурах, що містять бета-глюкан, таких як ячмінь та овес.

Розчинні волокна збільшують в’язкість харчового болюсу та час спорожнення шлунка. Це також збільшує час кишкового транзиту. Нерозчинна клітковина (наприклад, пшеничні висівки) зменшує все перераховане.

Вода - найпоширеніша сполука в організмі людини; Він знаходиться як всередині, так і зовні клітин. Те, що знаходиться всередині клітин, називається внутрішньоклітинним і становить приблизно 2/3 всієї води в організмі. У свою чергу, позаклітинна вода знаходиться між зовнішніми клітинними просторами або циркулює у вигляді крові, лімфи тощо, і представляє решту третини.

Огляд іспиту

2. Це молекула із структурою подвійної спіралі, утворена двома антипаралельними та комплементарними ланцюгами нуклеотидів. Кожен нуклеотид складається з азотистої основи, дезоксирибози цукру та фосфатної групи.

4. У ДНК азотисті основи утворюють комплементарні пари, з’єднані водневими зв’язками, а їх плоскі поверхні перпендикулярні осі подвійної спіралі.

8. Спорідненість до комплементарного ланцюга властива структурі нуклеїнових кислот, і утворення пар основ є точним, незалежно від того, комплементарним ланцюгом є ДНК або РНК.

12. В одному ланцюжку міхура реплікації (прямому ланцюгу) синтез безперервний; але в іншому (зворотному ланцюгу) синтез переривається.

18. Відповідно до генетичного коду, AUG перекладається як метіонін (Met), UGC - як цистеїн, GCA - як аланін (Ala), CAG - як глутамін (Gln), AGA - як аргінін (Arg), GAA - як глутамінова кислота (Glu) та AGA як лізин (Lis). Якщо РНК завжди транслюється в напрямку 5 'до 3', а білки завжди синтезуються від аміно-кінця до карбоксильного кінця (від N до С) .