Дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты или ДНК и РНК, как и белки, являются биополимерами. Оба типа состоят из соединений мономеров – нуклеотидов. Нуклеотид – это самый малый элемент их структуры. Замена или повреждение одного такого мономера вызывает мутацию. Поэтому еще его называют единицей мутации. История открытия и изучения нуклеотидов неразрывно связана с исследованиями кислот.

Честь открытия молекулы ДНК принадлежит Иогану Ф. Мишеру. Произошло это событие в 1869 году в процессе изучения состава и функции клеток лейкоцитов. Выделив из гноя неизвестное вещество, он определил только химический состав и дал ему название. Предположить же какую революцию в науке произведет его открытие ученый не смог.
Долгое время обнаруженному веществу никто не придавал особого значения. Хотя интерес проявляли многие. Прорыв был сделан физиком У.Криком и биологом Д. Уотсоном после многолетних исследований. Именно они в 1953 году опубликовали статью, в которой предложили и доказали строение этой загадочной молекулы. Однообразные сочленения связаны между собой в гигантские закрученные спирали, содержащие целые базы данных наследственной информации. Над расшифровкой информации ученые бьются и в наши дни.
В отличие от своей предшественницы существование РНК предсказали. Изучая синтез белков, исследователи пришли к выводу, что есть некий посредник между ними и ДНК. И в середине 60-х годов ХХ века была обнаружена РНК. Мономеры РНК соединяются между собой в длинные однонитевые цепи.

Как устроены мономеры

Мономеры обеих кислот сходны по своему строению, в каждом из них по три компонента. Мономерами днк и рнк являются следующие компоненты: пятиуглеродный сахар, азотистое основание и остатки фосфорной кислоты. Все составляющие соединены между собой водородными связями. Несмотря на то, что днк и рнк содержат одни и те же химические элементы, они далеко не тождественны. Отличия в составе кислот грубо можно свести к отсутствию в ДНК одного атома кислорода в рибозе, что превращает его в дезоксирибозу, и к тому, что в состав одной входит тимин, а состав другой – урацил. Рибоза и дезоксирибоза также мало отличаются друг от друга, как тимин и урацил. Минимальные различия в строении, однако, наделяют молекулы отличными функциями.
ДНК–это устойчивая и прочная спираль, этим она отличается от РНК. У РНК молекулы закручиваются в клубки, образуют шпильки и иные причудливые формы. Она является не громоздкой, но и неустойчивой. По числу нуклеотидов в молекуле РНК можно подразделить на три вида, информационную, транспортную и рибосомальльную. Она является подвижной, способна накапливать энергию и передавать информацию. Слаженный дуэт этих двух нуклеиновых кислот обеспечивает функционирование всего живого на планете.
Функции и роль мономерных звеньев во всей этой феерии жизни достаточно велика. Каждый из них участвует в ней по-своему. Одни накапливают энергию в клетке, другие контролируют процесс обмена веществ, третьи выступают в роли катализаторов. Три последовательно соединенных нуклеотида образуют триплет. Сочетания триплетов несут в себе информацию о строении белковой клетки, и называются генами. Поэтому нуклеотид еще можно определить как некий информационный носитель.

Применение нуклеотидов

На протяжении всей своей истории человечество не расстается с надеждой найти эликсир молодости. Звенья цепей РНК и ДНК

В середине ХХ века обнаружили функции изолированных нитей ДНК вызывать регенерацию клеток. Сейчас уже разрабатываются косметические средства для омоложения кожи, содержащие «волшебные обрывки спирали».
Расшифровка наследственной информации, содержащейся в нуклеотидах, позволяет бороться с генетическими заболеваниями.
Скандально известные генетически модифицированные продукты также обязаны своим существованием знаниям о строении и свойствах звеньев ДНК.

Применение в медицине

Уже даже то немногое что мы знаем о строении ДНК позволяет применять эти знания на практике. Генная терапия применяется в медицине и основана на введении одного или нескольких нуклеотидов в пораженную клетку, с целью замещения поврежденного участка ДНК. Благодаря этой функции, клетка устраняет дефект и восстанавливает «правильную программу». Эта терапия дает надежду страдающим наследственными заболеваниями. Положительного результата добились впервые в 90-х годах прошлого столетия излечив наследственный иммунодефицит у маленькой девочки. Сейчас известно более 40 заболеваний, при которых она применяется. Проводятся эксперименты по лечению раковых опухолей. Перепрограммируя, при помощи маркированных генов, пораженные клетки и иммунную защиту организма, в половине случаев добиваются положительных результатов. Опухоль уменьшается вдвое. Нельзя сказать, что это успех, но это начало пути к нему. Этим методом пытаются вылечить не только онкологические заболевания, но и победить ВИЧ-инфекцию. Функции, которыми наделены нуклеотиды, активно применяются и в диагностических целях. Существует ряд методик для определения наличия патологических генов у пациентов и возможность мутаций.

Перспективы

Треть заболеваний человека имеют наследственную природу. Считается, что вызывают их повреждения функций хранилищ наследственной информации. Ожидается, что будут изучены причины повреждений и найдены способы их восстановления, что позволит распознавать болезни на ранней стадии и добиваться их полного излечения.
Уже более 20-ти лет существует международный проект «Геном человека». Ученые и исследователи всего мира выясняют последовательность соединения нуклеотидов в ДНК. Развитие новейших технологий позволит решить эту задачу в ближайшем будущем.
Человечество лишь слегка приоткрыло занавес тайны мироздания. Какая еще информация зашифрована в сочленениях ДНК и РНК. К чему могут привести нас эти знания. Даруют ли они нам сверхспособности или же уничтожат нас?

В разделе на вопрос что является мономерами днк и рнк? заданный автором АЛЁНА VIP лучший ответ это ДНК состоит из четырех типов мономеров - нуклеотидов.
РНК - рибонуклеиновая кислота - похожа на ДНК и тоже построена из мономерных нуклеотидов 4 типов. ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания - аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах.
Урацил характерен для мономеров РНК, а тимин - для мономеров ДНК, и это второе различие РНК и ДНК. Мономеры - рибонуклеотиды РНК или дезоксирибонуклеотиды ДНК - образуют полимерную цепь

Ответ от Екатерина Борисова [новичек]
Лена...), всё правильно спасибо
БОЛЬШОЕ!

Ответ от Лена...) [активный]
Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований. 3 азотистых основания - аденин, гуанин и цитозин - такие же как и у ДНК, а четвертое - урацил.
В состав молекулы ДНК входят четыре типа азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин или тимин. Они определяют названия соответствующих нуклеотидов: А - адениловых, Г- гуаниловых, Ц - цитидиловых и Т - тимидиловых. Каждая цепь ДНК представляет поленуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов. Пары нуклеотидов аденин и тимин, а так же гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными или комплементарными. Вот все, что я знаю.

Ответ от Lali Lali [гуру]
Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. РНК (рибонуклеиновая кислота) , так же как ДНК, представляет собой полимер мономерами которого служат нуклеотиды.

1. Какие типы нуклеиновых кислот существуют? Что является мономерами нуклеиновых кислот?

Существует два типа нуклеиновых кислот: в) РНК, г) ДНК.

Мономерами нуклеиновых кислот являются: е) нуклеотиды.

2. Опишите строение нуклеотида. Каким образом могут соединяться нуклеотиды в молекуле ДНК?

Нуклеотид состоит из азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. В составе нуклеотида ДНК содержится одно из четырёх азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин или тимин), пятиуглеродный сахар представлен дезоксирибозой. В нуклеотиде РНК азотистое основание представлено аденином, гуанином, цитозином или урацилом, а пятиуглеродный сахар – рибозой.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеотиды в составе каждой цепи соединены между собой ковалентными связями. Эти связи образуются между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и пентозой другого нуклеотида. Парные нуклеотиды противоположных цепей ДНК соединены водородными связями, причём между аденином и тимином образуется две водородных связи, а между гуанином и цитозином – три. Такое соответствие парных нуклеотидов называется комплементарностью.

3. Установлена последовательность нуклеотидов одной из цепей ДНК: ЦТГАГТТЦА. Определите порядок нуклеотидов комплементарной цепи.

В молекуле ДНК аденин (А) комплементарен тимину (Т), а гуанин (Г) – цитозину (Ц), поэтому порядок нуклеотидов комплементарной цепи ДНК будет следующим: ГАЦТЦААГТ.

4. Охарактеризуйте пространственную структуру молекулы ДНК.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси, и представляет собой двойную спираль диаметром около 2 нм (наподобие винтовой лестницы). Каждый виток спирали включает 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Противоположные цепи ДНК комплементарно дополняют друг друга, поскольку нуклеотиды этих цепей образуют пары (А и Т, Г и Ц). Между парными нуклеотидами возникают водородные связи, стабилизирующие двойную спираль ДНК.

5. Какие типы РНК содержатся в клетке? Сравните их по выполняемым функциям, особенностям строения и процентному содержанию от общего количества РНК в клетке.

В клетке содержится три типа РНК: рибосомные (рРНК), транспортные (тРНК) и информационные, или матричные (иРНК, мРНК). Функции всех типов РНК связаны с процессами синтеза белка.

Молекулы рРНК выполняют структурную функцию. В комплексе с особыми белками они приобретают определённую пространственную конфигурацию и образуют рибосомы (а точнее, субъединицы рибосом), на которых происходит синтез белков из аминокислот.

Транспортные РНК осуществляют перенос аминокислот к рибосомам и участвуют в процессе синтеза белка. Молекулы тРНК сравнительно небольшие (в среднем состоят из 80 нуклеотидов), благодаря внутримолекулярным водородным связям они имеют специфическую пространственную структуру, напоминающую лист клевера.

Информационные или матричные РНК (иРНК, мРНК) наиболее разнородны по размерам и структуре. Они содержат информацию о структуре определённых белков и служат матрицами в ходе синтеза этих белков на рибосомах.

Рибосомные РНК составляют около 80% всех РНК клетки, транспортные – около 15%, информационные – 3-5%.

6. Сравните по различным признакам ДНК и РНК. Выявите черты их сходства и различия.

Сходство:

● Являются органическими веществами, биополимерами, относятся к нуклеиновым кислотам.

● Построены из нуклеотидов, в состав каждого из них входит азотистое основание, пентоза и остаток фосфорной кислоты. Азотистые основания аденин (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц) входят как в состав нуклеотидов ДНК, так и в состав нуклеотидов РНК.

● Молекулы образованы атомами углерода (С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и фосфора (Р).

Различия:

● В состав нуклеотидов ДНК входит остаток пятиуглеродного сахара дезоксирибозы, а нуклеотиды РНК содержат остаток рибозы. Азотистое основание тимин (Т) может входить только в состав нуклеотидов ДНК, а урацил (У) встречается только в составе нуклеотидов РНК.

● Молекула ДНК двухцепочечная (за редким исключением), имеет вид двойной спирали. Молекулы РНК обычно одноцепочечные, могут иметь различную пространственную конфигурацию. Полинуклеотидные цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

● В клетках эукариот основная часть ДНК содержится в ядре (собственные небольшие молекулы ДНК имеют только митохондрии и хлоропласты). Молекулы РНК находятся не только в ядре, но и в цитоплазме клеток – в составе некоторых органоидов (рибосом, митохондрий, хлоропластов), в гиалоплазме.

● В клетке ДНК обеспечивает хранение наследственной информации (т.е. информации о структуре белков) и её передачу дочерним клеткам в процессе деления. Молекулы РНК обеспечивают реализацию наследственной информации, участвуя в процессе биосинтеза белков на рибосомах.

И (или) другие существенные признаки.

7. Фрагмент молекулы ДНК содержит 126 адениловых нуклеотидов (А), что составляет 18% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте. Какова длина данного фрагмента ДНК и сколько цитидиловых нуклеотидов (Ц) он содержит?

126 нуклеотидов составляют 18% от всех нуклеотидов данного фрагмента ДНК. Значит, общее количество нуклеотидов равно: 126: 18% × 100% = 700 нуклеотидов (или 350 пар нуклеотидов).

Один виток двойной спирали ДНК содержит 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Следовательно, одна пара нуклеотидов занимает участок ДНК длиной 0,34 нм. Фрагмент ДНК, содержащий 350 пар нуклеотидов, имеет длину: 350 × 0,34 нм = 119 нм.

В двухцепочечной молекуле ДНК А = Т, Г = Ц. Значит, А = Т = 126 нуклеотидов.

Сумма Г + Ц составляет: 700 – 126 – 126 = 448 нуклеотидов. Г = Ц = 448: 2 = 224 нуклеотида.

Ответ: фрагмент ДНК имеет длину 119 нм и содержит 224 цитидиловых (Ц) нуклеотида.

8. У исследователя имеется три молекулы ДНК одинаковой длины. Известно, что содержание тимидиловых нуклеотидов (Т) в первом образце составляет 20% от общего числа нуклеотидов, во втором - 36%, в третьем - 8%. Он начал нагревать данные образцы ДНК, постепенно повышая температуру. При этом происходило отделение комплементарных цепей друг от друга - так называемое плавление ДНК. Какой образец начал плавиться первым, а какой расплавился в последнюю очередь? Почему?

Плавление ДНК происходит вследствие разрыва водородных связей между комплементарными нуклеотидами. Между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три. Чем выше содержание пар Г–Ц во фрагменте ДНК, тем больше водородных связей в его составе, и тем больше энергии понадобится для их разрушения. И наоборот, чем больше пар А–Т содержит фрагмент ДНК, тем меньше энергии будет необходимо для плавления.

Поэтому сначала расплавится второй образец (в нём больше всего тимина, а значит, и пар А–Т), затем первый, а в последнюю очередь – третий (с наименьшим содержанием тимина).

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты - это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды), которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организиах.

Существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Эти биополимеры состоят из мономеров, называемых нуклеотидами.

Основное местоположение ДНК - ядро клетки. ДНК обнаружена также в некоторых органоидах (пластиды, митохондрии, центриоли). РНК встречаются в ядрышках, в рибосомах и цитоплазме клеток.

Молекула ДНК представляет собой структуру, состоящую из двух нитей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями. Такую структуру называют двойной спиралью. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum - дополнение).

Характеристика ДНК.

1. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)- линейный полимер, имеющий вид двойной спирали, образованной парой антипараллельных комплементарных цепей. Мономерами ДНК являются нуклеотиды.

2. Нуклеотиды ДНК состоят из пуриновых (А - аденин или Г - гуанин) или пиримидиновых (Т - тимин или Ц - цитозин) азотистых оснований, пятиуглеродного сахара- дезоксирибозы - и фосфатной группы.

3. Молекула ДНК имеет следующие параметры: ширина спирали около 2 нм, шаг, или полный оборот, спирали - 3,4 нм. В одном шаге содержится 10 комплементарных нуклеотидов.

4. Нуклеотиды в молекуле ДНК обращены друг к другу азотистыми основаниями и объединены парами в соответствии с правилами комплементарности: напротив аденина расположен тимин, напротив гуанина - цитозин. Пара АЛ1 соединена двумя водородными связями, а пара Г-Ц - тремя.

5. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками.

6. Репликация ДНК- это процесс самоудвоения молекулы ДНК, осуществляемый под контролем ферментов.

На каждой из цепей, образовавшихся после разрыва водородных связей, при участии ДНК-полимеразы синтезируется дочерняя цепь ДНК. Материалом для синтеза служат свободные нуклеозид-фосфаты, имеющиеся в цитоплазме клеток.

7. Синтез дочерних молекул на соседних цепях идет с разной скоростью. На одной цепи новая молекула собирается непрерывно, на другой - с некоторым отставанием и фрагментарно. После завершения процесса фрагменты новых молекул ДНК сшиваются ферментом ДНК-лигазой. Так из одной молекулы ДНК возникают две, являющиеся точной копией друг друга и материнской молекулы. Такой способ репликации называется полуконсервативным.

8. Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской молекулы к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток.

Характеристика РНК.

РНК- линейный полимер, состоящий из одной цепи нуклеотидов. В составе РНК тиминовый нуклеотид замещен на урациловый (У). Нуклеотиды РНК содержат пятиуглеродный сахар рибозу, одно из четырех азотистых оснований и остаток фосфорной кислоты.

Виды РНК:

Матричная, или информационная, РНК- синтезируется в ядре при участии фермента РНК- полимеразы. Комплементарна участку ДНК, на котором происходит синтез. Составляет 5% РНК клетки;

Рибосомная РНК- синтезируется в ядрышке и входит в состав рибосом. Составляет 85% РНК клетки;

Транспортная РНК (более 40 видов)- транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка. Имеет структуру клеверного листа и состоит из 70-90 нуклеотидов.

Часть В

Часть А

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

А1. Мономерами ДНК и РНК являются

1) азотистые основания 3) аминокислоты

2) фосфатные группы 4) нуклеотиды

А2. Функция информационной РНК:

1) удвоение информации

2) снятие информации с ДНК

3) транспорт аминокислот на рибосомы

4) хранение информации

А3. Укажите вторую цепь ДНК, комплементарную первой: АТТ – ГЦЦ – ТТГ

1) УАА – ТГГ – ААЦ 3) УЦЦ – ГЦЦ – АЦГ

2) ТАА – ЦГГ – ААЦ 4) ТАА – УГГ – УУЦ

А4. Подтверждением гипотезы, предполагающей, что ДНК является генетическим материалом клетки, служит:

1) количество нуклеотидов в молекуле

2) индивидуальность ДНК

3) соотношение азотистых оснований (А = Т, Г= Ц)

4) соотношение ДНК в гаметах и соматических клетках (1:2)

А5. Молекула ДНК способна передавать информацию благодаря:

1) последовательности нуклеотидов

2) количеству нуклеотидов

3) способности к самоудвоению

4) спирализации молекулы

А6. В каком случае правильно указан состав одного из нуклеотидов РНК

1) тимин – рибоза – фосфат

2) урацил – дезоксирибоза – фосфат

3) урацил – рибоза – фосфат

4) аденин – дезоксирибоза – фосфат

В1. Выберите признаки молекулы ДНК

1) Одноцепочная молекула

2) Нуклеотиды – АТУЦ

3) Нуклеотиды – АТГЦ

4) Углевод – рибоза

5) Углевод – дезоксирибоза

6) Способна к репликации

В2. Выберите функции, характерные для молекул РНК эукариотических клеток

1) распределение наследственной информации

2) передача наследственной информации к месту синтеза белков

3) транспорт аминокислот к месту синтеза белков

4) инициирование репликации ДНК

5) формирование структуры рибосом

6) хранение наследственной информации

С1. Установление структуры ДНК позволило решить ряд проблем. Какие, по вашему мнению, это были проблемы и как они решились в результате этого открытия?

С2. Сравните нуклеиновые кислоты по составу и свойствам.

2.4. Строение про– и эукариотной клеток. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности

Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: аппарат Голъджи, вакуоль, клеточная мембрана, клеточная теория, лейкопласты, митохондрии, органоиды клетки, пластиды, прокариоты, рибосомы, хлоропласты, хромопласты, хромосомы, эукариоты, ядро.

Любая клетка представляет собой систему. Это означает, что все ее компоненты взаимосвязаны, взаимозависимы и взаимодействуют друг с другом. Это также означает, что нарушение деятельности одного из элементов данной системы ведет к изменениям и нарушениям работы всей системы. Совокупность клеток образует ткани, различные ткани образуют органы, а органы, взаимодействуя и выполняя общую функцию, образуют системы органов. Эту цепочку можно продолжить дальше, и вы можете сделать это самостоятельно. Главное, что нужно понять, – любая система обладает определенной структурой, уровнем сложности и основана на взаимодействии элементов, которые ее составляют. Ниже даются справочные таблицы, в которых сравнивается строение и функции прокариотических и эукариотических клеток, а также разбирается их строение и функции. Внимательно проанализируйте эти таблицы, ибо в экзаменационных работах достаточно часто задаются вопросы, требующие знания этого материала.