Содержание
- Краткое резюме
- Нуклеиновые кислоты: что это и где находятся
- Строение ДНК и ее ключевые компоненты
- Двойная цепь ДНК и комплементарность
- Генетический код: язык жизни из четырёх букв
- Компактное хранение ДНК: от нуклеотидов до хромосомы
- Репликация ДНК — точное копирование кода жизни
- Заключение
Краткое резюме
- Нуклеиновые кислоты — это крупный класс органических веществ, включающий ДНК и РНК, которые важны для хранения и передачи генетической информации, а также синтеза белков.
- ДНК — двухцепочечный полимер из нуклеотидов, каждый из которых состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы.
- Азотистые основания бывают пяти видов (А, Т, Г, Ц, У), из которых у РНК есть урацил вместо тимина. Принцип комплементарности (А-Т, Г-Ц) объясняет точное копирование ДНК.
- Генетический код — основан на триплетах (кодонах) из четырёх возможных букв, что позволяет кодировать 20 аминокислот через 64 возможных комбинации. Код универсален для всех живых существ.
- ДНК упакована в хромосомы, максимально уплотнённые структуры, которые видны только во время клеточного деления.
- Репликация ДНК происходит с расплетанием двух цепей и синтезом новых, причем один из процессов — непрерывный, второй — кусочками из-за направления цепей.
- Ошибки при копировании случаются крайне редко и приводят к мутациям, с возможными последствиями для эволюции.
Нуклеиновые кислоты: что это и где находятся
Мы уже говорили о белках и липидах, осталось затронуть нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК, которые встречаются в ядре клетки, митохондриях и хлоропластах. Последние — это бывшие бактерии с собственной ДНК. РНК находится и в цитоплазме и отвечает, в частности, за синтез белка.
Эти вещества хранят и передают генетическую информацию, что определяет все функции живой клетки.
Строение ДНК и ее ключевые компоненты
ДНК – это большой полимер из мономеров — нуклеотидов. Нуклеотид состоит из трёх частей:
- Остаток фосфорной кислоты (фосфат)
- Пятичленный сахар (в ДНК — дезоксирибоза, в РНК — рибоза)
- Азотистое основание (один из пяти типов: аденин (А), тимин (Т, только в ДНК), цитозин (Ц), гуанин (Г), урацил (У, только в РНК))
Разница сахаров: у дезоксирибозы отсутствует одна кислородная группа, что и отражено в названии.
Азотистые основания делятся на пурины (А и Г) и пиримидины (Ц, Т и У). Эти основания связаны по принципу комплементарности: А — Т, Г — Ц. В РНК урацил заменяет тимин.
«Уникальное свойство нуклеиновых кислот — комплементарность — позволяет точное копирование и передачу информации.»
Двойная цепь ДНК и комплементарность
ДНК состоит из двух цепей, связанных друг с другом слабыми водородными связями. Они идут в противоположных направлениях и идеально «достраиваются» друг к другу — напротив А всегда Т, напротив Г — Ц.
Это обеспечивает возможность точного «удвоения» информации перед делением клетки.
Генетический код: язык жизни из четырёх букв
ДНК — это своего рода алфавит из четырёх букв (А, Т, Г, Ц). Чтобы закодировать 20 аминокислот, используется триплетный код (кодон) — комбинация из трёх последовательных нуклеотидов. То есть:
- 1 буква — 4 варианта (недостаточно)
- 2 буквы — 16 вариантов (мало, меньше 20)
- 3 буквы — 64 варианта (более чем достаточно)
Кодоны считываются непрерывно, без перекрытия и вставок.
«Код он однозначен: каждый триплет соответствует одной аминокислоте, но избыточен — одна аминокислота может кодироваться несколькими кодонами.»
Код генетический универсален для всех форм жизни — это одна из революций биологии.
Компактное хранение ДНК: от нуклеотидов до хромосомы
Длина молекул ДНК очень велика, поэтому они в клетках плотно упакованы:
- ДНК намотана на белки (гистоны), образуя структуры, напоминающие «бусинки»
- Затем эти нити укладываются в более крупные петельные структуры
- Конечный уровень компактизации — хромосома
Хромосомы можно увидеть только в моменты деления клеток, иначе ДНК распутана для активной работы.
Репликация ДНК — точное копирование кода жизни
Перед делением клетки ДНК удваивается: две цепи расплетаются, и каждая служит шаблоном для создания новой. Это происходит благодаря комплементарному подбору нуклеотидов.
Синтез новой цепи возможен только в направлении 5' → 3', поэтому одна цепь синтезируется непрерывно, а другая — фрагментами (фрагменты Оказаки), что создаёт определённые сложности.
Ошибки при копировании случаются редко, существуют механизмы их исправления. Если ошибки сохраняются — они приводят к мутациям, основанию эволюции.
Заключение
Нуклеиновые кислоты — фундамент жизни, хранят и передают генетическую информацию. Их уникальная структура и принцип комплементарности обеспечивают точное копирование кода, который закодирован в последовательности нуклеотидов. Генетический код — универсальный язык, понятный всем живым существам, переходящий от нуклеотидных кодонов к аминокислотам белков, которые управляют всеми функциями организма.