Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.8: Нуклеїнові кислоти

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5518

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Хто є хто?

    Ідентичні близнюки чітко показують важливість генів у тому, щоб зробити нас тими, хто ми є. Гени, в свою чергу, були б неможливі без нуклеїнових кислот.

    близнюки
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Близнюки

    Нуклеїнові кислоти - це клас біохімічних сполук, що включає ДНК і РНК. Ці молекули побудовані з невеликих мономерів, званих нуклеотидами. Багато нуклеотиди зв'язуються разом, утворюючи ланцюг, який називається полінуклеотидом. ДНК нуклеїнової кислоти (дезоксирибонуклеїнова кислота) складається з двох полінуклеотидних ланцюгів. РНК нуклеїнової кислоти (рибонуклеїнова кислота) складається всього з одного полінуклеотидного ланцюга.

    Будова нуклеїнових кислот

    Кожен нуклеотид складається з трьох менших молекул:

    1. молекула цукру (цукрова дезоксирибоза в ДНК та рибоза цукру в РНК).
    2. фосфатна група.
    3. азотиста основа.
    основа нуклеїнової кислоти з фосфатною, цукровою та азотистою основою
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Нуклеотиди складаються з цукру, азотистої основи та фосфатної групи

    Нуклеотиди з'єднуються з утворенням ДНК, як показано на малюнку\(\PageIndex{3}\). Молекула цукру одного нуклеотиду зв'язується з фосфатною групою наступного нуклеотиду. Ці дві молекули чергуються, утворюючи кістяк нуклеотидного ланцюга. Азотні основи в нуклеїнової кислоти стирчать з хребта. Існує чотири різних азотистих основи: цитозин, аденін, гуанін і або тимін (в ДНК), або урацил (в РНК). У ДНК водневі зв'язки утворюються між основами на двох нуклеотидних ланцюгах і утримують ланцюги разом. Кожен тип основи зв'язується тільки з одним іншим типом основи: цитозин завжди зв'язується з гуаніном, а аденін завжди зв'язується з тиміном. Ці пари основ називаються комплементарними парами основ.

    ДНК-нуклеотиди
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Нуклеїнова кислота

    Водневий зв'язок взаємодоповнюючих основ змушує молекули ДНК автоматично приймати свою відому форму, звану подвійною спіраллю, яка показана на анімації на малюнку\(\PageIndex{4}\). Подвійна спіраль схожа на гвинтові сходи. Форма подвійної спіралі утворюється природним шляхом і дуже сильна, що ускладнює розрив двох полінуклеотидних ланцюгів.

    обертається ДНК
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Молекула ДНК

    Ролі нуклеїнових кислот

    ДНК клітин організована в структури, звані хромосомами, як показано на малюнку\(\PageIndex{5}\). Букви A, T, G і C означають основи аденіну, тиміну, гуаніну та цитозину. Послідовність цих чотирьох основ в ДНК - це код, який несе в собі інструкції по виготовленню білків. Спіраль ДНК обертається навколо білків, званих гістонами, утворюючи нуклеосоми. Потім вони додатково структуруються на хроматин і, нарешті, хромосоми. Клітини людини мають 46 хромосом; інші організми мають різну кількість хромосом.

    ДНК складається з генів, а послідовність основ в ДНК становить генетичний код. Між «стартами» і «зупинками» код несе інструкції для правильної послідовності амінокислот в білку. Інформація в ДНК передається від батьківських клітин до дочірніх клітин щоразу, коли клітини діляться. Інформація в ДНК також передається від батьків потомству при розмноженні організмів. Саме так передаються успадковані характеристики від одного покоління до наступного.

    Макроструктура ДНК
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Організація хромосоми
    Характеристика: Біологія людини в новині

    Подивіться на неандертальців на малюнку\(\PageIndex{6}\). Зображення є художником реконструкції цих близьких людських родичів, які, здається, зникли з Європи близько 50 000 років тому. Консенсус про те, що неандертальці були жорстокими і вимерли, коли їх наздогнали сучасні люди, переживає перегляд, коли ми дізнаємося більше про цих цікавих представників роду Homo.

    Ле Мустьє-Сент-Марі
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Неандертальці були кремезними і бочковими грудьми, але дані ДНК показують, що вони спаровувалися з сучасними людьми тисячі років тому.

    Кілька років тому вчені змогли витягти ДНК з скам'янілих кісток неандертальців (див. Малюнок\(\PageIndex{7}\)). Коли ДНК неандертальця порівнювали з сучасною ДНК людини, дослідники виявили подібність в ДНК неандертальців і сучасних європейських народів, які припускають, що сучасні люди спаровуються з неандертальцями. Деякі експерти зараз вважають, що неандертальці не вимерли, а були просто включені до набагато більшої популяції Homo sapiens.

    Видобуток ДНК неандертальця
    Малюнок\(\PageIndex{7}\). Вчений працює над вилученням ДНК із скам'янілої кістки неандертальця

    Нове дослідження, опубліковане в Science на початку 2016 року, показує, що наша успадкована ДНК неандертальця може бути більше, ніж просто цікавою цікавістю або корисним свідченням нашого еволюційного минулого. Ці шматочки ДНК можуть впливати на наше здоров'я сьогодні. У дослідженні, повідомленому в Science, вчені шукали послідовності ДНК неандертальців в ДНК з електронної бази даних, складеної з медичних записів майже 30 000 сучасних американських дорослих. Вчені виявили, що певні сегменти ДНК неандертальця особливо поширені у людей, які мають особливі захворювання, такі як депресія та підвищена кількість згортання крові. Інші шматочки ДНК неандертальців, здається, підвищують імунну відповідь на певних паразитів та інших патогенів.

    Більшість сегментів ДНК неандертальців, які збереглися в нашому сучасному генофонді, були, ймовірно, корисні в доісторичні часи. Тепер, однак, вони можуть збільшити ризик захворювання, оскільки наш спосіб життя та середовище так сильно змінилися з тих пір. Наприклад, збільшення згортання крові допомогло б запобігти небезпечним для життя кровотечам від травм або пологів в минулому, але сьогодні це може збільшити ризик утворення тромбів та інсультів у літніх людей з малорухливим способом життя. Навіть біти неандертальської ДНК, що підвищують імунітет, тепер можуть принести більше шкоди, ніж користі для американців, які живуть у середовищах, де паразитів набагато менше. Вони можуть зробити нашу імунну систему гіперактивною і викликати алергію та аутоімунні розлади.

    Рецензія

    1. Які бувають нуклеїнові кислоти?
    2. Чим РНК відрізняється за структурою від ДНК?
    3. Опишіть нуклеотид. Поясніть, як нуклеотиди зв'язуються разом, утворюючи полінуклеотид.
    4. Яку роль азотні основи в нуклеотидах відіграють у структурі та функції ДНК?
    5. Яка роль РНК?
    6. Поясніть, чому Марк і Скотт Келлі виглядають так схожі, використовуючи те, що ви дізналися про нуклеїнові кислоти в цій статті.
    7. Правда чи брехня. A, C, G і T представляють основи в РНК.
    8. Правда чи брехня. Два полінуклеотидних ланцюга РНК скручуються у форму подвійної спіралі.
    9. Правда чи брехня. Цитозин завжди зв'язується з гуаніном в ДНК.
    10. Якщо частина ланцюга ДНК має послідовність основ: ATTG, яка відповідна послідовність основ, з якою вона зв'язується на іншому ланцюжку?
    11. Розташуйте наступне по порядку від найменшого до найбільшого рівня організації: ДНК; нуклеотид; полінуклеотид
    12. В рамках процесу реплікації ДНК два полінуклеотидних ланцюга відокремлюються один від одного, але кожен окремий ланцюг залишається недоторканим. Які зв'язки розриваються в цьому процесі?
      1. Зв'язки між сусідніми цукрами і фосфатними групами
      2. Зв'язки всередині нуклеотидів
      3. Зв'язування між взаємодоповнюючими базами
      4. Зв'язки між аденіном і гуаніном
    13. Аденін, гуанін, цитозин та тимін - це:
      1. нуклеотиди
      2. азотисті основи
      3. Цукор в ДНК і РНК
      4. Фосфатні групи
    14. Деякі захворювання і розлади викликані генами. Поясніть, чому ці генетичні порушення можуть передаватися від батьків до їхніх дітей.

    Атрибуції

    1. Близнюки Пітера Фоермана, ліцензований CC BY-NC 2.0 через Flickr.com
    2. Нуклеотиди ДНК OpenStax, ліцензовані CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
    3. Нуклеотиди ДНК OpenStax, ліцензовані CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
    4. ДНК, обрізана Яхобром, випущена у суспільне надбання через Wikimedia Commons
    5. Макроструктура ДНК OpenStax, ліцензована CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
    6. Ле Мустьє, публічне надбання через Вікісховище
    7. Вилучення ДНК неандертальця Інститутом еволюційної антропології Макса Планка, публічне надбання через Wikimedia Commons
    8. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0