Ácidos nucleicos son heteropolímeros irregulares que contienen fósforo. Inaugurado en 1868 por G.F. Misher.
Los ácidos nucleicos se encuentran en las células de todos los organismos vivos. Además, cada tipo de organismo contiene su propio conjunto de ácidos nucleicos, característicos únicamente de él. En la naturaleza existen más de 1.200.000 especies de organismos vivos, desde bacterias hasta humanos. Esto significa que hay alrededor de 10 10 ácidos nucleicos diferentes que se construyen a partir de sólo cuatro bases nitrogenadas. ¿Cómo pueden cuatro bases nitrogenadas codificar 10 10 ácidos nucleicos? De la misma manera que codificamos nuestros pensamientos en papel. Nosotros establecemos una secuencia de letras del alfabeto agrupándolas en palabras, y la naturaleza codifica la información hereditaria estableciendo una secuencia de muchos nucleótidos.
nucleótido - un monómero relativamente simple a partir del cual se forman los ácidos nucleicos. Cada nucleótido consta de: una base nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos (ribosa o desoxirribosa) y un residuo de ácido fosfórico. La parte principal de un nucleótido es la base nitrogenada.
Las bases nitrogenadas tienen una estructura cíclica que, junto con otros átomos (C, O, H), incluye átomos de nitrógeno. Debido a esto, estos compuestos recibieron el nombre nitrogenado. Las propiedades más importantes de las bases nitrogenadas, por ejemplo, sus propiedades débilmente básicas (alcalinas), también están asociadas con los átomos de nitrógeno. De ahí que estos compuestos recibieran el nombre de “bases”.
En la naturaleza, los ácidos nucleicos contienen sólo cinco de las bases nitrogenadas conocidas. Se encuentran en todo tipo de células, desde micoplasmas hasta células humanas.
Este purina bases nitrogenadas Adenina (A) y Guanina (G) y pirimidina Las bases de uracilo (U), timina (T) y citosina (C) son derivados del heterociclo de purina y las bases de pirimidina son derivados de la pirimidina. El uracilo se encuentra únicamente en el ARN y la timina se encuentra en el ADN. A, G y C se encuentran tanto en el ADN como en el ADN.
Hay dos tipos de nucleótidos que se encuentran en los ácidos nucleicos: los desoxirribonucleótidos en el ADN y los ribonucleótidos en el ARN. La estructura de la desoxirribosa se diferencia de la estructura de la ribosa en que no hay ningún grupo hidroxilo en el segundo átomo de carbono de la desoxirribosa.
Como resultado de la combinación de una base nitrogenada y pentosa, nucleósido. Nucleósido combinado con un residuo de ácido fosfórico. nucleótido:
base nitrogenada + pentosa = nucleósido + residuo de ácido fosfórico = nucleótido
La proporción de bases nitrogenadas en una molécula de ADN se describe por reglas de chargaff:
1. La cantidad de adenina es igual a la cantidad de timina (A = T).
2. La cantidad de guanina es igual a la cantidad de citosina (G = C).
3. El número de purinas es igual al número de pirimidinas (A + G = T + C), es decir A + G/T + C = 1.
4. El número de bases con seis grupos amino es igual al número de bases con seis grupos ceto (A + C = G + T).
5. La proporción de bases A + C/G + T es un valor constante, estrictamente específico de cada especie: humana – 0,66; pulpo – 0,54; ratón – 0,81; trigo – 0,94; algas – 0,64-1,76; bacterias – 0,45-2,57.
Basado en los datos de E. Chargaff sobre la proporción de bases púricas y pirimidínicas y los resultados del análisis estructural de rayos X obtenidos por M. Wilkins y R. Franklin en 1953, J. Watson y F. Crick propusieron un modelo de molécula de ADN. Por el desarrollo de la molécula de ADN bicatenario, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel en 1962.
Una molécula de ADN tiene dos hebras ubicadas paralelas entre sí, pero en orden inverso. Los monómeros del ADN son desoxirribonucleótidos: adenilo (A), timidilo (T), guanilo (G) y citosil (C). Las cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno: entre A y T hay dos, entre G y C hay tres enlaces de hidrógeno. La doble hélice de la molécula de ADN está retorcida en forma de hélice, con una vuelta que comprende 10 pares de nucleótidos. Las espiras de la hélice se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas. En la molécula de desoxirribosa, los grupos hidroxilo libres se encuentran en las posiciones 3' y 5'. En estas posiciones se puede formar un enlace diéster entre la desoxirribosa y el ácido fosfórico, que conecta los nucleótidos entre sí. En este caso, un extremo del ADN lleva un grupo 5'-OH y el otro extremo lleva un grupo 3'-OH. El ADN es la molécula orgánica más grande. Su longitud varía desde 0,25 nm en bacterias hasta 40 mm en humanos (la longitud de la molécula de proteína más grande no supera los 200 nm). La masa de una molécula de ADN es 6 x 10 -12 g.
Postulados del ADN
1. Cada molécula de ADN consta de dos cadenas de polinucleótidos antiparalelas que forman una doble hélice retorcida (hacia la derecha o hacia la izquierda) alrededor de un eje central. El antiparalelismo se logra uniendo el extremo 5' de una hebra con el extremo 3' de otra hebra y viceversa.
2. 
Cada nucleósido (pentosa + base) se ubica en un plano perpendicular al eje de la hélice.
3. Las dos cadenas de la hélice se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno entre las bases A–T (dos) y G–C (tres).
4. El emparejamiento de bases es muy específico y se produce según el principio de complementariedad, por lo que sólo son posibles los pares A: T, G: C.
5. La secuencia de bases en una cadena puede variar significativamente, pero su secuencia en otra cadena es estrictamente complementaria.
El ADN tiene propiedades únicas de replicación (la capacidad de autorreplicarse) y reparación (la capacidad de autorrepararse).
replicación del ADN– reacción de síntesis de plantilla, el proceso de duplicar una molécula de ADN mediante reduplicación. En 1957, M. Delbrück y G. Stent, basándose en resultados experimentales, propusieron tres modelos de duplicación de moléculas de ADN:
A conservador: prevé la preservación de la molécula de ADN de doble hebra original y la síntesis de una nueva molécula de doble hebra;
- semiconservador: implica la disociación de una molécula de ADN en monocadenas como resultado de la ruptura de los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de dos cadenas, tras lo cual se une una base complementaria a cada base que ha perdido una pareja; las moléculas hijas se obtienen como copias exactas de la molécula madre;
- disperso: consiste en la descomposición de la molécula original en fragmentos de nucleótidos que se replican. Después de la replicación, los fragmentos nuevos y originales se ensamblan aleatoriamente.
En el mismo año 1957, M. Meselson y F. Stahl demostraron experimentalmente la realidad de la existencia de un modelo semiconservador en Escherichia coli. Y diez años después, en 1967, el bioquímico japonés R. Okazaki descifró el mecanismo de replicación del ADN de forma semiconservadora.
La replicación se lleva a cabo bajo el control de varias enzimas y ocurre en varias etapas. La unidad de replicación es replicón - una sección de ADN que se activa sólo una vez en cada ciclo celular. El replicón tiene puntos de partida Y fin replicación. En los eucariotas, muchos replicones surgen simultáneamente en cada ADN. El origen de la replicación se mueve secuencialmente a lo largo de la cadena de ADN en una dirección o en direcciones opuestas. Un frente de replicación en movimiento representa una bifurcación. replicativo o horquilla de replicación.
Como en cualquier reacción de síntesis de plantilla, se distinguen tres etapas en la replicación.
Iniciación: unión enzimática helicasas (helicasas) hasta el punto de origen de la replicación. La helicasa desenrolla secciones cortas de ADN. Después de esto, se une una proteína de unión al ADN (DBP) a cada una de las cadenas separadas, evitando que las cadenas se reúnan. Los procariotas tienen una enzima adicional. ADN girasa, que ayuda a la helicasa a desenrollar el ADN.
Alargamiento: adición secuencial complementaria de nucleótidos, como resultado de lo cual se alarga la cadena de ADN.
La síntesis de ADN se produce en ambas hebras a la vez. Dado que la enzima ADN polimerasa puede ensamblar una cadena de nucleótidos sólo en la dirección 5' a 3', una de las cadenas se replica continuamente (en la dirección de la bifurcación de replicación) y la otra de forma intermitente (con la formación de fragmentos de Okazaki). en dirección opuesta al movimiento de la horquilla de replicación. La primera cadena se llama principal, y el segundo - estar atrasado. La síntesis de ADN se produce con la participación de la enzima ADN polimerasa. De manera similar, los fragmentos de ADN se sintetizan en la cadena rezagada, que luego se entrecruzan mediante enzimas: ligasas.
Terminación: cese de la síntesis de ADN cuando se alcanza la longitud deseada de la molécula.
reparación de ADN– la capacidad de una molécula de ADN para “corregir” el daño ocurrido en sus cadenas. En este proceso participan más de 20 enzimas (endonucleasas, exonucleasas, enzimas de restricción, ADN polimerasas, ligasas). Ellos:
1) encontrar áreas modificadas;
2) cortarlos y retirarlos de la cadena;
3) restaurar la secuencia de nucleótidos correcta;
4) unir el fragmento de ADN restaurado con secciones vecinas.
El ADN realiza funciones especiales en una célula, que están determinadas por su composición química, estructura y propiedades: almacenamiento, reproducción e implementación de información hereditaria entre nuevas generaciones de células y organismos.
Los ARN son comunes en todos los organismos vivos y están representados por moléculas de diversos tamaños, estructuras y funciones. Consisten en una cadena de polinucleótidos formada por cuatro tipos de monómeros: ribonucleótidos: adenilo (A), uracilo (U), guanilo (G) y citosil (C). Cada ribonucleótido consta de una base nitrogenada, ribosa y un residuo de ácido fosfórico. Todas las moléculas de ARN son copias exactas de determinadas secciones de ADN (genes).
La estructura del ARN está determinada por la secuencia de ribonucleótidos:
- primario– secuencia de ribonucleótidos en la cadena de ARN; se trata de una especie de registro de información genética; determina la estructura secundaria;
-secundario– hebra de ARN retorcida en espiral;
- terciario– disposición espacial de toda la molécula de ARN; la estructura terciaria incluye la estructura secundaria y fragmentos de la estructura primaria que conectan una sección de la estructura secundaria con otra (transporte, ARN ribosómico).
Las estructuras secundarias y terciarias se forman debido a enlaces de hidrógeno e interacciones hidrófobas entre bases nitrogenadas.
ARN mensajero (ARNm)– programa la síntesis de proteínas celulares, ya que cada proteína está codificada por el i-ARN correspondiente (el i-ARN contiene información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína que debe sintetizarse); masa 10 4 -2x10 6; Molécula de vida corta.
Transferencia de ARN (ARNt)– 70-90 ribonucleótidos, peso 23.000-30.000; al extraer información genética, entrega aminoácidos activados al sitio de síntesis del polipéptido y "reconoce" la región correspondiente del ARNm; en el citoplasma se presenta en dos formas: t-RNA en forma libre y t-RNA asociado a un aminoácido; más de 40 especies; 10%.
Los ácidos nucleicos son biopolímeros naturales que son productos de la reacción de policondensación de nucleótidos.
Según el tipo de nucleótidos, existen dos tipos de ácidos nucleicos: ácidos ribonucleicos (ARN) y ácidos desoxirribonucleicos (ADN).
Los ácidos ribonucleicos son ácidos nucleicos que se obtienen de la policondensación de ribonucleótidos.
Los ácidos desoxirribonucleicos son productos de policondensación de desoxirribonucleótidos.
Los desoxirribonucleótidos (nucleótidos de ADN) contienen residuos de desoxirribosa.
Los ribonucleótidos (nucleótidos de ARN) son nucleótidos cuyas moléculas incluyen residuos de ribosa.
El ARN y el ADN se denominan nucleicos (nucleares) porque se encontraban en los núcleos de las células (especialmente el ADN), pero también se pueden encontrar en otros organoides (plastidios, mitocondrias, centro celular, etc.).
Breves características de los nucleótidos, nucleósidos, bases cíclicas nitrogenadas que forman los ácidos nucleicos.
Si un nucleótido (cualquiera) se somete a una hidrólisis completa, se pueden obtener una base nitrogenada cíclica, pentosa y ácido fosfórico (orto). La hidrólisis parcial del nucleótido produce ácido fosfórico y un nucleósido. Si se somete un nucleósido a hidrólisis, se pueden obtener una base nitrogenada cíclica y una pentosa (ribosa o desoxirribosa).
Entonces, al hidrolizar un nucleótido de ADN, se pueden obtener nucleósido DEK y ácido fosfórico (hidrólisis incompleta), o una base nitrogenada (cíclica), desoxirribosa (pentosa) y ácido fosfórico.
Los productos de la hidrólisis parcial del nucleótido de ARN son el ácido fosfórico y el nucleósido de ARN, y los productos de la hidrólisis completa son la base nitrogenada cíclica, la ribosa (pentosa) y el ácido fosfórico.
Si es necesario obtener un nucleótido de ARN, primero se obtiene un nucleósido de ARN a partir de una base nitrogenada cíclica natural y ribosa, que se puede utilizar para sintetizar el nucleótido de ARN haciéndolo reaccionar con ácido fosfórico. El nucleótido del ADN se puede sintetizar de forma similar, sólo que se debe utilizar desoxirribosa en lugar de ribosa.
Al estudiar la composición de los ácidos nucleicos, se descubrieron varias bases cíclicas naturales, las más importantes de las cuales son la adenina y la guanina (pertenecen a bases purínicas, contienen dos ciclos interconectados y son derivados de la sustancia cíclica purina; residuos de estas bases están incluidos tanto en el ADN como en el ARN).
Además de adenina y guanina, en los ácidos nucleicos se encontraron residuos de citosina, timina y uracilo (estas bases nitrogenadas se clasifican como bases pirimidínicas, ya que son derivados de la pirimidina). Contienen un ciclo, que se asemeja en estructura a un anillo de benceno, pero parte del carbono que contiene se reemplaza por átomos de nitrógeno). Los residuos de citosina se encuentran tanto en el ADN como en el ARN, mientras que los residuos de timina se encuentran solo en el ADN y los residuos de uracilo se encuentran solo en el ARN.
Fórmulas empíricas (no para memorización): adenina - C 5 H 5 N 5; guanina - C 5 H 5 H 5 O; citosina - C 4 H 5 N 3 O; uracilo - C 4 H 4 N 2 O 2; timina - C 5 H 6 N 2 O 2.
Las bases nitrogenadas contienen grupos =NH, -IN 2, grupos carbonilo, átomos de nitrógeno, lo que conduce a la formación de enlaces de hidrógeno, que desempeñan un papel importante en la formación de las estructuras de los ácidos nucleicos, su estabilidad y diversas propiedades.
El estudiante necesita comprender y ser capaz de diagramar nucleósidos y nucleótidos. A continuación se presentan algunos de estos esquemas. También es importante comprender la nomenclatura (nombres) de nucleósidos y nucleótidos. Sus nombres se basan en el nombre de la base nitrogenada, que es un adjetivo de la palabra nucleósido o nucleótido, mientras que el nombre indica el tipo de nucleótido (nucleósido) en el residuo de pentosa, por ejemplo, nucleótido de ADN adenilo; esto significa que esta sustancia está formada por un residuo de adenosina, desoxirribosa y ácido fosfórico, conectados por puentes de oxígeno.
Ejemplos de esquemas de nucleósidos de ARN:
1) “residuo de citosina - residuo de ribosa” es un nucleósido de ARN citosil;
2) “residuo de uracilo - residuo de ribosa” es un nucleósido de ARN de uracilo.
Ejemplo de diagrama y nombre de un nucleósido de ADN:
"residuo de adenina - residuo de desoxirribosa" es un nucleósido de ADN adenilo.
Un ejemplo del diagrama y nombre de un nucleótido de ADN:
“residuo de timina - residuo de desoxirribosa - residuo de ácido fosfórico” - nucleótido timidilo del ADN.
Un ejemplo del diagrama y nombre de un nucleótido de ARN:
“residuo de uracilo - residuo de ribosa - residuo de ácido fosfórico” es un nucleótido de ARN de uracilo.
Breve descripción de la estructura de las moléculas de ADN.
El ADN tiene una estructura muy compleja, que fue descubierta en los trabajos de varios científicos, entre ellos J. Watson y F. Crick (1953). Hay una serie de estructuras, algunas de las cuales se analizarán a continuación.
1. Al igual que las proteínas, el ADN se caracteriza por una estructura primaria, caracterizada por la secuencia de disposición de los residuos de nucleótidos. Los nucleótidos de ADN adenilo, guanilo, citosilo y timidilo participan en la formación del ADN.
Entonces, la estructura primaria del ADN es una secuencia de residuos de nucleótidos conectados por residuos de ácido fosfórico, mientras que este último conecta residuos de nucleósidos a través de 3-5 átomos de carbono de desoxirribosa con puentes de oxígeno. El residuo de la base nitrogenada está unido al primer átomo de carbono de la desoxirribosa, y el propio residuo de ácido fosfórico de un nucleótido de ADN determinado está conectado a través de un puente de oxígeno al tercer átomo de carbono de la desoxirribosa, y este residuo de ácido fosfórico, durante la policondensación, interactúa con el grupo “OH” unido al quinto átomo de carbohidrato de otro nucleótido. Esquemáticamente, la estructura primaria del ADN (sin tener en cuenta sus características estructurales) se puede representar mediante una secuencia de letras iniciales mayúsculas de los nombres de los nucleótidos, por ejemplo:
A-C-C-G-T-T……,
donde A es el residuo de adenilo, G - guanilo, T - timidilo, C - citosilo nucleótido de ADN. Hay un número infinito de variedades de combinaciones de secuencias de residuos de nucleótidos, por lo tanto, hay muchas variedades de moléculas de ADN, tantas que cada individuo de una especie en particular tiene su propio ADN, característico solo de un organismo determinado.
2. La estructura secundaria del ADN es que forma una doble hebra, es decir, dos cadenas de polinucleótidos se combinan para formar una sola molécula. Tal unión es posible debido al hecho de que las bases nitrogenadas (y, en consecuencia, los residuos de nucleótidos) tienen complementariedad: complementariedad debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre los residuos de bases nitrogenadas (o la posibilidad de hacerlo). Se ha establecido que la adenina es complementaria a la timina, ya que entre ellas se forman dos enlaces de hidrógeno: el primero entre el grupo NH 2 (de la adenina) y el átomo de oxígeno del grupo =C=O (de la timina), y el segundo entre el átomo de nitrógeno del anillo de seis miembros de adenina y el átomo del grupo =NH (en la molécula de timina).
Nota. El ARN contiene residuos de uracilo en lugar de residuos de timina, y esta base es complementaria a la adenina por la misma razón que la timina es complementaria a la adenina; Es importante saber esto y tenerlo en cuenta al considerar los procesos de síntesis de ARN.
La guanina es complementaria a la citosina, ya que entre estas bases (o sus residuos) se producen tres enlaces de hidrógeno: el primero es entre el átomo de oxígeno del grupo carbonilo (=C=O) del anillo de seis miembros de la guanina y el átomo de hidrógeno de el grupo - NH 2 de la citosina; el segundo lo realizan el átomo de hidrógeno del grupo =NH del anillo de guanina de seis miembros y el átomo de nitrógeno del anillo de citosina; el tercer enlace se realiza mediante el átomo de hidrógeno del grupo amino (-NH 2) de la guanina y el átomo de oxígeno del grupo carbonilo de la citosina (la caracterización de la esencia del principio de complementariedad para los residuos de nucleótidos se da a título ilustrativo, y no para memorizar).
3. La estructura terciaria del ADN es que dos cadenas dobles de polinucleótidos están plegadas en una sola hélice alfa, con el comienzo de la primera cadena doble de polinucleótidos dirigida hacia el final de la segunda cadena de polinucleótidos según el principio de “cabeza-cola”.
La estabilidad de la estructura terciaria del ADN está asociada con la capacidad de que se produzcan enlaces de hidrógeno entre secciones individuales de cadenas de polinucleótidos y otros tipos de enlaces.
4. La estructura cuaternaria del ADN es la disposición espacial de la hélice alfa. El ADN, como todos los ácidos nucleicos, forma proteínas complejas: nucleoproteínas, que (para el ADN) forman orgánulos celulares especiales: los cromosomas.
Breve descripción del papel ecológico y biológico del ADN.
El ADN, junto con las proteínas, es parte integral de la materia viva; Sin estos compuestos, la vida como propiedad de la materia es prácticamente imposible, lo que caracteriza el papel ecológico y biológico del ADN. Se pueden mencionar las siguientes funciones biológicas y ecológicas del ADN.
1. El ADN es un "contenedor" de las características de un organismo determinado, por lo tanto, debido a la transferencia del ADN a las células generativas (reproductivas), las características hereditarias se transmiten de padres a descendientes.
2. La síntesis de ARN ocurre en el ADN, por lo que la información sobre la estructura y propiedades de las proteínas se transfiere a los orgánulos en los que ocurre la biosíntesis de proteínas, lo que conduce a la síntesis de proteínas con ciertas propiedades y a la implementación de características específicas inherentes a un organismo dado.
3. Las secciones individuales de ADN "conocen" información sobre ciertas características específicas del organismo y se denominan "genes" (los genes son la base material de la herencia).
(La definición de gen es ambigua; existen diferentes puntos de vista sobre este tema, sin embargo, sin complicar el panorama, se puede utilizar la siguiente definición:
Un gen es una determinada sección de una molécula de ADN con varios tipos de estructura, que consta de un cierto número de residuos de nucleótidos, responsables de la transferencia e implementación de este rasgo específico de un organismo a otro).
4. El ADN, junto con las proteínas, forma cromosomas, orgánulos celulares especiales que se manifiestan claramente durante el proceso de división "indirecta" (mitosis). Gracias a la presencia de cromosomas, existe una distribución uniforme de la materia nuclear, es decir, el ADN, entre las células hijas, lo que es importante para la equivalencia de la futura descendencia y su supervivencia en las condiciones ambientales.
5. En las moléculas de ADN originales, la síntesis (autorreproducción) de nuevas moléculas de ADN se produce durante la interfase (el período de tiempo entre divisiones) o durante la preparación de las células para la división (si las células recién formadas posteriormente no son capaces de división, que es típica de los espermatozoides, glóbulos rojos, etc. d.).
Breve descripción de los procesos de síntesis de ADN en los organismos.
La síntesis o replicación (reduplicación) del ADN es uno de los procesos ecológicos y biológicos más importantes del que depende la existencia de los seres vivos, y que se ve afectado negativamente por diversos procesos que ocurren en el medio ambiente. La replicación es un ejemplo clásico de síntesis de plantillas (síntesis sobre una base específica), que se encuentra ampliamente en la naturaleza. Veamos algunas características de la replicación.
Antes de que comience la replicación, la estructura de la molécula de ADN madre cambia: la estructura cuaternaria de su molécula se altera, la doble hélice se desenrolla (la estructura terciaria se destruye) y luego cada una de las cadenas dobles de polinucleótidos comienza a separarse en cadenas de polinucleótidos simples ( la estructura secundaria de la molécula de ADN se altera), es decir, en una molécula surgen los rudimentos de cuatro cadenas de polinucleótidos individuales. En cada uno de los primordios de una sola cadena de polinucleótidos, se forman nuevas cadenas de polinucleótidos dobles como resultado de una reacción de policondensación bajo la influencia de enzimas y debido a la energía de la hidrólisis del ATP.
La plantilla en esta síntesis es una única cadena de polinucleótidos, en la que, según el principio de complementariedad, se forma una nueva cadena de polinucleótidos, conectada a la cadena original mediante enlaces de hidrógeno.
Como resultado de este proceso, finalmente surgen cuatro cadenas dobles de polinucleótidos, es decir, se forma la estructura secundaria de la molécula de ADN. A partir de las cuatro cadenas dobles de polinucleótidos que surgen, se forman dos hélices alfa, dando lugar a dos moléculas de ADN igual, que representan copias de la molécula. Gracias a este proceso, la cantidad de ADN en la célula se duplica, lo cual es un requisito previo para la división normal, que se produce en forma de mitosis (división indirecta) o en forma de amitosis (división directa).
Breves características del ARN (estructura de las moléculas, clasificación, función ecológica y biológica)
Los ácidos ribonucleicos (ARN) son los productos de la reacción de policondensación de los nucleótidos del ARN.
Los ARN son diversos, tienen una clasificación específica, pero tienen una estructura primaria común para todos los ARN, que es que todos son una secuencia de residuos de nucleótidos de ARN en una sola cadena de polinucleótidos; Estos residuos están unidos entre sí por un residuo de ácido fosfórico a través de 3-5 átomos de carbono de ribosa de diferentes nucleósidos. El ARN contiene residuos de cuatro tipos de nucleótidos de ARN: adenilo, guanilo, citosido y uracilo (el último nucleótido es similar al timidilo del ADN).
Según su estructura y funciones, existen tres tipos de ARN: 1) mensajero o ARNm; 2) transporte o ARNt; 3) ribosómico o ARNr. Caractericemos brevemente estos tipos de ARN.
1. El ARN mensajero (ARNm) es el ARN cuya función principal es transferir información sobre la estructura y, por tanto, las propiedades de las proteínas al orgánulo celular donde se sintetizan las moléculas de proteínas. El ARNm es una matriz para la síntesis de una molécula de proteína, que es su segunda función. El ARNm es una cadena de polinucleótidos de cierta longitud, correspondiente a la longitud del gen, que codifica información sobre la estructura de la proteína y, en consecuencia, la característica del organismo. El ARNm siempre es mucho más corto (en longitud) que el ADN. Existe una infinidad de variedades de ARNm, ya que existen muchos organismos individuales y, en consecuencia, las características que les corresponden.
2. Los ARN de transferencia (ARNt) son moléculas relativamente pequeñas de una estructura específica, hay relativamente pocas: 64. Su función principal es el transporte de moléculas de alfa aminoácidos naturales al sitio de síntesis de moléculas de proteínas (ribosomas). Los ARNt activan los aminoácidos y los transportan al sitio de síntesis de proteínas. Tienen una forma de cruz específica y en la parte superior de la "cruz" hay un anticodón, que une el ARNt al codón del ARNm. En el polo opuesto de la molécula de ARNt hay una sección "aceptora" (capturadora) de la molécula a la que está unido este alfa aminoácido. Hay 64 variedades de ARNt porque hay 64 codones de alfa aminoácidos, con la ayuda de los cuales se codifica la cadena polipeptídica de una molécula de proteína, el inicio, la finalización y las pausas en la síntesis de una molécula de proteína.
3. El ARN ribosómico (ARNr) es el ARN que forma ribosomas junto con moléculas de proteínas; Los ARNr, junto con otros ARN, contribuyen a los procesos de biosíntesis de proteínas, además, realizan una función constructora, siendo una de las sustancias a partir de las cuales se forman los ribosomas. Existe una amplia variedad de moléculas de ARNr.
Diferencias entre ARN y ADN:
1) El ADN contiene timina y el ARN (en lugar de timina) contiene uracilo;
2) el ADN se encuentra predominantemente en el núcleo (pero se puede encontrar en las mitocondrias, los plastidios y el centro celular), y el ARN se encuentra en el núcleo, el citoplasma y los ribosomas;
3) las unidades elementales (residuos de nucleótidos) del ADN incluyen un residuo de desoxirribosa, y la composición de los nucleótidos de ARN incluye un residuo de ribosa (que es responsable de las diferencias en los nombres de estos grupos de ácidos nucleicos);
4) El ADN es el producto de la reacción de policondensación de los nucleótidos del ADN y el ARN es el producto de los nucleótidos del ARN;
5) el grado de policondensación (n) en el ADN es significativamente mayor que en el ARN;
6) una molécula de ADN consta de grupos de residuos de nucleótidos de una determinada secuencia, formando un "gen" que contiene una determinada característica de un organismo y controla su transmisión a los descendientes; en el ARN no existen tales secciones, es decir. El ARN no es una colección de “genes”;
7) El ADN es un solo grupo de compuestos que tiene un número infinitamente grande de variedades, y el ARN se divide en tres grupos de compuestos, de los cuales hay infinitas variedades de ARNm, 64 variedades de ARNt y una gran cantidad de variedades de ARNr. ;
8) las moléculas de ADN tienen una estructura muy compleja, mientras que las estructuras del ARN son más simples (por ejemplo, una molécula de ADN consta de cuatro cadenas lineales y el ARN, de una, etc.);
9) El ARN y el ADN tienen funciones diferentes en el cuerpo.
Síntesis de ARNm (transcripción)
La síntesis de ARN, al igual que la síntesis de ADN, es una síntesis de plantilla. El ARN se sintetiza bajo la influencia de enzimas en la superficie del ADN despiralizado en sus secciones individuales. El cuerpo utiliza proteínas como la ARN polimerasa como enzimas. La síntesis de ARN comienza con el proceso de despiralización de la sección correspondiente de ADN; en esta sección se produce el "ensamblaje" (transcripción) de la cadena de polinucleótidos de ARN según el principio de complementariedad. La síntesis de ARN es un proceso endotérmico y su implementación requiere energía liberada durante la descomposición del ATP en ADP y ácido fosfórico.
- El dispositivo se alimenta desde una fuente de CC con un voltaje de 75 V con una desviación del valor nominal de hasta ± 15 V. El consumo de corriente no supera los 0,6 A.
- El tiempo medio entre fallos es de al menos 15.000 horas.
- La vida útil designada es de al menos 10 años.
- Dimensiones totales del producto, no más de 250x130x372 mm.
- Peso del producto, no más de 10 kg.
Tipos de ácidos nucleicos
Tipos de ARN: informativo (matriz)
ribosomal
Transporte
Funciones: I-RNA – transferencia de información
El R-RNA es la base de los ribosomas. Promueve el movimiento del ARNm a lo largo del ribosoma.
T-RNA – transferencia de aminoácidos.
Estructura de las nucleoproteínas.
1. La estructura primaria es una secuencia de nucleótidos conectados por un enlace éster. Al estudiar la estructura, Chargaf estableció los siguientes patrones:
A. Cantidad A=T, C=G
b. Número de bases purínicas = número de bases pirimidínicas A+G=C+T
2. Estructura secundaria: una estructura espacial tridimensional que consta de espirales antiparalelas antitorsión. El paso de la hélice contiene 10 nucleótidos. Dentro de la cadena hay bases nitrogenadas conectadas según el principio de complementariedad.
La estructura secundaria está formada por enlaces de hidrógeno, enlaces de van der Waals y enlaces hidrofóbicos. El ADN tiene una estructura secundaria bicatenaria, el ARN tiene una estructura secundaria monocatenaria.
Estudiado en las obras de Watson y Crick.
3. Estructura terciaria: cierta disposición de una estructura en espiral. El ADN M tiene forma de ocho. El ARN ha sido poco estudiado.
4. Estructura cuaternaria: funcionalmente activa, conectada a proteínas.
Las nucleoproteínas incluyen proteínas histonas, que están conectadas a NK mediante un enlace electrostático débil.
Funciones de las histonas:
1) Participar en la construcción espacial del CN;
2) Regulan la actividad del genoma: reprimen el gen al que está conectada la histona y el gen permanecerá en silencio.
Las proteínas histonas contienen lys, arg y little cis.
Las proteínas no histonas forman enlaces fácilmente rompibles con el ADN, lo que garantiza la regulación de la actividad del genoma.
Durante la vida, el ADN puede estar sujeto a cambios bajo la influencia de compuestos químicos (cafeína) o radiación radiactiva, es decir. mutaciones.
Tipos de mutaciones:
1. Transición: sustitución de una base púrica por otra base púrica.
2. Transversión: sustitución de una base purínica por una base pirimidina.
3. Deleción – inserción de un par de nucleótidos.
4. Inserción de un par de nucleótidos.
Se observan consecuencias graves cuando se insertan o eliminan nucleótidos.
En el caso de la eliminación de un monómero, la lectura de todos los codones posteriores cambia; esto es una mutación de "cambio de marco". Como resultado, se sintetiza una proteína con una secuencia de aminoácidos "sin sentido". Cuando se eliminan dos monómeros, también se produce un cambio de marco.
Si se pierden tres monómeros (o un múltiplo de tres), no hay cambio de marco y se sintetiza una proteína acortada en 1 aminoácido.
Intercambio de nucleótidos.o
Fuentes de nucleótidos
1. Ingesta dietética
Las NK en el duodeno bajo la acción de la DNasa y la RNasa se escinden debido a la ruptura de enlaces éster, como resultado de lo cual se forman nucleótidos, nucleósidos y, muy raramente, componentes de nucleótidos. La misma descomposición de NK ocurre intracelularmente.
2. La mayor parte de los nucleótidos surge de novo.
Compuestos implicados en la síntesis de purinas.
Gln + 2 ATP + CO 2 carbamoil fosfato + áspid
La ribosa y la desoxirribosa se sintetizan en el ciclo de las pentosas fosfato y se suministran con los alimentos.
Catabolismo de nucleótidos.
El ARN es más rápido que el ADN. Los productos finales de la degradación de las bases nitrogenadas son la urea y el ácido úrico.
C, U, T: el producto final es urea.
Descomposición de bases purínicas.
Gota: exceso de ácido úrico (enfermedad renal genética, alcohol, intoxicaciones, alimentos cárnicos).
El ácido úrico precipita (sales de urato K) la urolitiasis. Depositado en pequeñas articulaciones. Tratamiento de la enfermedad de base + aumento de la eliminación de sales.
Ácidos nucleicos.
Los cromosomas son material delineado de 46 pares.
Si la célula está en reposo, los cromosomas se llaman cromatina.
Cromatina: 60% proteína, 35% ADN, el resto ARN. Se presenta en forma de hilos con nódulos y engrosamientos (nucleosoma).
En los seres humanos, el espaciador tiene 50 pares de nucleótidos. Nucleosoma – 90%, espaciador – 10%.
Un espaciador es cromatina activa; la información se copia (transcripción) de estas áreas.
Un nucleosoma es un componente proteína + nucleótido. Estos incluyen histonas, tienen un carácter básico (arg, lys), no cis, pocos tres, muchos gly. Peso molecular – 25 – 30 mil daltons.
Las histonas interactúan con NK debido a interacciones electroquímicas (histona (+), NK (-)).
5 clases de histonas:
H 1 – lisina
H 2 b – lys
H 2 a – lys = arg
H 3 – arg, hay lys, cis!!
H 4 – arg, gly
El peso molecular de todas las clases es el mismo.
H 1 – está en el espectro. Tras la interacción, se forma un octámero.
Las secciones funcionales del ADN son genes.
1. Genes estructurales: responsables de la secuencia de AMC y la secuencia de nucleótidos.
2. Regiones reguladoras – promotora
3. Intrones – áreas no informativas – áreas no transcritas.
Descomposición de bases pirimidínicas.
Descomposición de bases purínicas.
Biosíntesis de matrices.
I. Tipos de transferencia de información genética.
1. Transferencia de información genética dentro de una clase de ácidos nucleicos, es decir. de ADN a ADN, o en algunos virus de ARN a ARN, se llama replicación o autoduplicación.
2. Transferencia de información entre distintas clases de ácidos nucleicos: ADN-ARN, llamada transcripción o reescritura.
La transcripción puede ser directa de ADN a ARN e inversa de ARN a ADN. Se ha detectado transcripción inversa en virus tumorales de ARN.
3. La transferencia de información genética del ARNm a la proteína se llama traducción o traducción.
La transferencia de información genética del ADN a través del ARN a las proteínas se denomina postulado central de la genética. Este postulado fue formulado por Crick.
Replicación.
Hay 3 tipos de replicación posibles:
1. Conservador: la doble hélice hija del ADN se forma sin separación de las cadenas de ADN originales.
2. Semiconservador: las hebras de ADN parental divergen y se forman hebras de ADN hija complementarias en cada una de las hebras parentales.
3. Dispersivo: la escisión de las cadenas de ADN parental se produce en varios lugares y se forman nuevas cadenas de ADN en ellas.
En los organismos superiores, la replicación del ADN se produce de forma semiconservadora.
Etapas de la biosíntesis del ADN.
Convencionalmente, el mecanismo de síntesis se divide en 3 etapas: iniciación, es decir comienzo, alargamiento, es decir continuación y terminación, es decir cese de la síntesis.
La primera etapa es la iniciación: el comienzo de la síntesis de cadenas de nucleótidos en la plantilla de ADN de un oligorribonucleótido semilla (cebador) con un grupo hidroxilo libre en la ribosa C-3.
La segunda etapa, la elongación de la síntesis del ADN, consta de 2 etapas. En la primera etapa, se produce la replicación de ambas hebras de ADN materno, la síntesis de una se produce de forma continua y la otra de forma fragmentaria con la ayuda de la ADN polimerasa III. La segunda etapa implica la unión de fragmentos entre sí, aquí se produce la separación de los cebadores de oligorribonucleótidos. El proceso se produce con la ayuda de ADN ligasas.
La tercera etapa, la terminación de la síntesis de ADN, ocurre cuando se agota la plantilla de ADN.
reparación de ADN- corrección de secciones dañadas de una de las cadenas de ADN. En primer lugar, las ADNasas eliminan dicha región. Luego, con la participación de un fragmento de ADN polimerasa I, un fragmento de ADN polimerasa I llena el vacío sintetizando una región en la dirección 5' 3'. Luego, los extremos se unen mediante la ADN ligasa.
Mecanismo de transcripción del ADN.
El sustrato de la reacción son los trifosfatos de nucleótidos.
La reacción ocurre sólo en presencia de ADN, que actúa como plantilla (una de las hebras de ADN sirve como plantilla). Todas las moléculas de ARN sintetizadas tienen una estructura complementaria a la plantilla, es decir. una hebra de ADN.
La transcripción es catalizada por la enzima ARN polimerasa. La enzima se adhiere a la plantilla en un sitio llamado promotor. La unión de la ARN polimerasa al promotor conduce a una divergencia local de las cadenas de nucleótidos en esta región. El crecimiento de una molécula de ARN se produce como resultado del movimiento de la ARN polimerasa a lo largo del ADN uniendo el siguiente ribonucleótido.
Hay una región en el ADN que contiene un codón de parada, al alcanzar el cual la ARN polimerasa y el ARN sintetizado se separan del ADN.
Todos los tipos de ARN (ARNr, ARNt, ARNm) se sintetizan de forma similar.
Como resultado de la transcripción, se forman precursores de ARN, que sufren modificaciones postranscripcionales en el núcleo, es decir, maduración, procesamiento.
Ácido nucleico - un compuesto orgánico de alto peso molecular, un biopolímero (polinucleótido) formado por residuos de nucleótidos. Los ácidos nucleicos ADN y ARN están presentes en las células de todos los organismos vivos y realizan las funciones más importantes para el almacenamiento, transmisión e implementación de información hereditaria.
Hay dos tipos de ácidos nucleicos en la naturaleza: ácido desoxirribonucleico (ADN) Y ácido ribonucleico (ARN). La diferencia de nombres se explica por el hecho de que la molécula de ADN contiene el azúcar desoxirribosa de cinco carbonos y la molécula de ARN contiene ribosa. Actualmente, se conocen una gran cantidad de variedades de ADN y ARN, que se diferencian entre sí en estructura e importancia en el metabolismo.
El ADN se encuentra principalmente en los cromosomas del núcleo celular (99% de todo el ADN celular), así como en las mitocondrias y los cloroplastos. El ARN es parte de los ribosomas; Las moléculas de ARN también están contenidas en el citoplasma, la matriz de los plastidios y las mitocondrias.
ADN (ácido desoxirribonucleico). Azúcar - desoxirribosa, bases nitrogenadas: purina - guanina (G), adenina (A), pirimidina - timina (T) y citosina (C). El ADN suele estar formado por dos cadenas de polinucleótidos dirigidas de forma antiparalela.
ARN (ácido ribonucleico). Azúcar - ribosa, bases nitrogenadas: purina - guanina (G), adenina (A), pirimidina uracilo (U) y citosina (C). La estructura de la cadena de polinucleótidos es similar a la del ADN. Debido a las características de la ribosa, las moléculas de ARN suelen tener diferentes estructuras secundarias y terciarias, formando regiones complementarias entre diferentes hebras.
2. El concepto de ecosistemas. Circuitos de potencia.
ecosistema, o sistema ecológico - un sistema biológico formado por una comunidad de organismos vivos (biocenosis), su hábitat (biotopo), un sistema de conexiones que intercambia materia y energía entre ellos. Uno de los conceptos básicos de la ecología. Un sistema ecológico es cualquier conjunto de organismos vivos y su hábitat, interconectados por metabolismo, energía e información, que pueden limitarse en el espacio y el tiempo de acuerdo con principios que son significativos para un estudio específico.
Circuito de potencia - cadena de comida. Plantas, animales, hongos, microorganismos interconectados por la relación alimento-consumidor (materia orgánica-consumidor de materia orgánica. La cadena alimentaria consta de aproximadamente 4-5 eslabones. La cadena alimentaria está formada por productores (productores de materia orgánica-plantas autótrofas), consumidores (consumidores de materia orgánica) y descomponedores (bacterias, microorganismos que destruyen los restos de materia orgánica).
Ejemplos de cadenas alimentarias:
1. cereales - saltamontes - ranas - serpientes - erizos - cometa 2. plantas y animales muertos - bacterias - protozoos - peces - nutria - gato de caña 3. algas verdes - crustáceos del género Daphnia - peces pequeños - perca - lucioperca - hombre 4. fitoplancton - zooplancton - peces que se alimentan de plancton - peces depredadores - delfines Las cadenas alimentarias más largas se forman en el océano debido a la gran variedad de especies que allí viven.
Boleto No. 6
1. Hidratos de carbono y lípidos, sus funciones en el organismo.
lípidos - un gran grupo de compuestos orgánicos naturales, incluidas grasas y sustancias similares a las grasas. Las moléculas de los lípidos simples consisten en alcohol y ácidos grasos, las complejas, en alcohol, ácidos grasos de alto peso molecular y otros componentes. Contenido en todas las células vivas. carbohidratos - sustancias orgánicas que contienen un grupo carbonilo y varios grupos hidroxilo. En los organismos vivos, los carbohidratos cumplen diversas funciones, pero las principales son la energía y la construcción. La función energética es que los carbohidratos, bajo la influencia de las enzimas, se descomponen y oxidan fácilmente para liberar energía. Cuando 1 g de carbohidratos se oxida por completo, se liberan 17,6 kJ de energía. Los productos finales de la oxidación de los carbohidratos son dióxido de carbono y agua. El importante papel de los carbohidratos en el equilibrio energético de los organismos vivos está asociado con su capacidad para descomponerse tanto en presencia como sin oxígeno. Esto es de suma importancia para los organismos vivos que viven en condiciones de deficiencia de oxígeno. La reserva de glucosa son los polisacáridos (almidón y glucógeno).
A ácidos nucleicos incluyen compuestos con alto contenido de polímeros que se descomponen durante la hidrólisis en bases de purina y pirimidina, pentosas y ácido fosfórico. Los ácidos nucleicos contienen carbono, hidrógeno, fósforo, oxígeno y nitrógeno. Hay dos clases de ácidos nucleicos: ácidos ribonucleicos (ARN) Y Ácidos desoxirribonucleicos (ADN).
Estructura y funciones del ADN.
ADN- un polímero cuyos monómeros son desoxirribonucleótidos. En 1953, J. Watson y F. Crick propusieron un modelo de la estructura espacial de la molécula de ADN en forma de doble hélice (para construir este modelo utilizaron el trabajo de M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff ).
molécula de ADN formado por dos cadenas de polinucleótidos, enrolladas helicoidalmente entre sí y juntas alrededor de un eje imaginario, es decir. es una doble hélice (con la excepción de que algunos virus que contienen ADN tienen ADN monocatenario). El diámetro de la doble hélice del ADN es de 2 nm, la distancia entre nucleótidos adyacentes es de 0,34 nm y hay 10 pares de nucleótidos por vuelta de la hélice. La longitud de la molécula puede alcanzar varios centímetros. Peso molecular: decenas y cientos de millones. La longitud total del ADN en el núcleo de una célula humana es de unos 2 m. En las células eucariotas, el ADN forma complejos con proteínas y tiene una conformación espacial específica.
Monómero de ADN - nucleótido (desoxirribonucleótido)- consta de residuos de tres sustancias: 1) una base nitrogenada, 2) un monosacárido de cinco carbonos (pentosa) y 3) ácido fosfórico. Las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos pertenecen a las clases de pirimidinas y purinas. Bases de pirimidina del ADN(tienen un anillo en su molécula) - timina, citosina. bases purínicas(tiene dos anillos) - adenina y guanina.
El monosacárido de nucleótidos del ADN es la desoxirribosa.
El nombre de un nucleótido se deriva del nombre de la base correspondiente. Los nucleótidos y las bases nitrogenadas se indican con letras mayúsculas.
La cadena de polinucleótidos se forma como resultado de reacciones de condensación de nucleótidos. En este caso, entre el carbono 3" del residuo de desoxirribosa de un nucleótido y el residuo de ácido fosfórico de otro, enlace fosfoéster(pertenece a la categoría de enlaces covalentes fuertes). Un extremo de la cadena de polinucleótidos termina con un carbono de 5" (llamado extremo de 5"), el otro termina con un carbono de 3" (extremo de 3").
Frente a una cadena de nucleótidos hay una segunda cadena. La disposición de los nucleótidos en estas dos cadenas no es aleatoria, sino estrictamente definida: la timina siempre se encuentra frente a la adenina de una cadena en la otra cadena, y la citosina siempre se encuentra frente a la guanina, surgen dos enlaces de hidrógeno entre la adenina y la timina, y tres Los enlaces de hidrógeno surgen entre la guanina y la citosina. El patrón según el cual los nucleótidos de diferentes cadenas de ADN están estrictamente ordenados (adenina - timina, guanina - citosina) y se conectan selectivamente entre sí se llama el principio de complementariedad. Cabe señalar que J. Watson y F. Crick llegaron a comprender el principio de complementariedad después de familiarizarse con los trabajos de E. Chargaff. E. Chargaff, después de estudiar una gran cantidad de muestras de tejidos y órganos de varios organismos, descubrió que en cualquier fragmento de ADN el contenido de residuos de guanina siempre corresponde exactamente al contenido de citosina y de adenina a timina ( "La regla de Chargaff"), pero no pudo explicar este hecho.
Del principio de complementariedad se deduce que la secuencia de nucleótidos de una cadena determina la secuencia de nucleótidos de la otra.
Las cadenas de ADN son antiparalelas (multidireccionales), es decir Los nucleótidos de diferentes cadenas están ubicados en direcciones opuestas y, por lo tanto, frente al extremo de 3" de una cadena está el extremo de 5" de la otra. A veces se compara la molécula de ADN con una escalera de caracol. La “barandilla” de esta escalera es una columna vertebral de azúcar-fosfato (residuos alternos de desoxirribosa y ácido fosfórico); Los “pasos” son bases nitrogenadas complementarias.
Función del ADN- almacenamiento y transmisión de información hereditaria.
Replicación del ADN (reduplicación)
- el proceso de autoduplicación, principal propiedad de la molécula de ADN. La replicación pertenece a la categoría de reacciones de síntesis de matrices y se produce con la participación de enzimas. Bajo la acción de las enzimas, la molécula de ADN se desenrolla y alrededor de cada cadena se construye una nueva cadena que actúa como plantilla, según los principios de complementariedad y antiparalelismo. Así, en cada ADN hijo, una hebra es la hebra madre y la segunda se sintetiza recientemente. Este método de síntesis se llama semiconservador.
El “material de construcción” y la fuente de energía para la replicación son trifosfatos de desoxirribonucleósidos(ATP, TTP, GTP, CTP) que contiene tres residuos de ácido fosfórico. Cuando se incorporan desoxirribonucleósidos trifosfato a una cadena de polinucleótidos, se escinden dos residuos terminales de ácido fosfórico y la energía liberada se utiliza para formar un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos.
Las siguientes enzimas participan en la replicación:
- helicasas (ADN “desenrollado”);
- proteínas desestabilizadoras;
- ADN topoisomerasas (ADN cortado);
- ADN polimerasas (seleccionan trifosfatos de desoxirribonucleósidos y los unen de forma complementaria a la cadena plantilla de ADN);
- ARN primasas (forman cebadores de ARN);
- ADN ligasas (unen fragmentos de ADN).
Con la ayuda de las helicasas, el ADN se desenreda en determinadas secciones, las secciones monocatenarias del ADN se unen mediante proteínas desestabilizadoras y una horquilla de replicación. Con una divergencia de 10 pares de nucleótidos (una vuelta de hélice), la molécula de ADN debe realizar una revolución completa alrededor de su eje. Para evitar esta rotación, la ADN topoisomerasa corta una hebra de ADN, permitiéndole girar alrededor de la segunda hebra.
La ADN polimerasa puede unir un nucleótido solo al carbono de 3" de la desoxirribosa del nucleótido anterior, por lo que esta enzima puede moverse a lo largo del ADN molde en una sola dirección: desde el extremo de 3" al extremo de 5" de este ADN molde. . Dado que en el ADN madre las cadenas son antiparalelas , en sus diferentes cadenas el ensamblaje de las cadenas hijas de polinucleótidos se produce de manera diferente y en direcciones opuestas. En las cadenas 3"-5" la síntesis de la cadena hija de polinucleótidos se desarrolla sin interrupción; esta hija La cadena se llamará principal. En una cadena de 5"-3" - intermitentemente, en fragmentos ( fragmentos de Okazaki), que, una vez completada la replicación, se unen en una cadena mediante ADN ligasas; esta cadena hija se llamará rezagado (estar atrasado).
Una característica especial de la ADN polimerasa es que sólo puede comenzar su trabajo con "semillas" (cebador). El papel de los "cebadores" lo desempeñan secuencias cortas de ARN formadas por la enzima ARN primasa y emparejadas con ADN molde. Los cebadores de ARN se eliminan una vez completado el ensamblaje de las cadenas de polinucleótidos.
La replicación se produce de manera similar en procariotas y eucariotas. La tasa de síntesis de ADN en procariotas es un orden de magnitud mayor (1000 nucleótidos por segundo) que en eucariotas (100 nucleótidos por segundo). La replicación comienza simultáneamente en varias partes de la molécula de ADN. Un fragmento de ADN de un origen de replicación a otro forma una unidad de replicación. replicón.
La replicación ocurre antes de la división celular. Gracias a esta capacidad del ADN, la información hereditaria se transfiere de la célula madre a las células hijas.
Reparación (“reparación”)
Indemnización es el proceso de eliminar el daño a la secuencia de nucleótidos del ADN. Realizado por sistemas enzimáticos especiales de la célula ( enzimas reparadoras). En el proceso de restauración de la estructura del ADN, se pueden distinguir las siguientes etapas: 1) las nucleasas reparadoras del ADN reconocen y eliminan el área dañada, como resultado de lo cual se forma una brecha en la cadena del ADN; 2) La ADN polimerasa llena este vacío, copiando información de la segunda cadena (“buena”); 3) La ADN ligasa “entrecruza” los nucleótidos, completando la reparación.
Tres mecanismos de reparación han sido los más estudiados: 1) fotorreparación, 2) reparación por escisión o pre-replicativa, 3) reparación post-replicativa.
Los cambios en la estructura del ADN ocurren en la célula constantemente bajo la influencia de metabolitos reactivos, radiación ultravioleta, metales pesados y sus sales, etc. Por lo tanto, los defectos en los sistemas de reparación aumentan la tasa de procesos de mutación y causan enfermedades hereditarias (xeroderma pigmentoso, progeria, etc.).
Estructura y funciones del ARN.
- un polímero cuyos monómeros son ribonucleótidos. A diferencia del ADN, el ARN no está formado por dos, sino por una cadena de polinucleótidos (con la excepción de que algunos virus que contienen ARN tienen ARN bicatenario). Los nucleótidos de ARN son capaces de formar enlaces de hidrógeno entre sí. Las cadenas de ARN son mucho más cortas que las cadenas de ADN.
Monómero de ARN - nucleótido (ribonucleótido)- consta de residuos de tres sustancias: 1) una base nitrogenada, 2) un monosacárido de cinco carbonos (pentosa) y 3) ácido fosfórico. Las bases nitrogenadas del ARN también pertenecen a las clases de pirimidinas y purinas.
Las bases pirimidínicas del ARN son uracilo y citosina, y las bases purínicas son adenina y guanina. El monosacárido de nucleótidos de ARN es la ribosa.
Destacar tres tipos de ARN: 1) informativo(mensajero) ARN - ARNm (ARNm), 2) transporte ARN - ARNt, 3) ribosomal ARN - ARNr.
Todos los tipos de ARN son polinucleótidos no ramificados, tienen una conformación espacial específica y participan en los procesos de síntesis de proteínas. La información sobre la estructura de todos los tipos de ARN se almacena en el ADN. El proceso de sintetizar ARN sobre una plantilla de ADN se llama transcripción.
Transferir ARN suelen contener 76 (de 75 a 95) nucleótidos; peso molecular: 25 000-30 000. El ARNt representa aproximadamente el 10% del contenido total de ARN en la célula. Funciones del ARNt: 1) transporte de aminoácidos al sitio de síntesis de proteínas, a los ribosomas, 2) intermediario de traducción. Hay alrededor de 40 tipos de ARNt que se encuentran en una célula, cada uno de ellos tiene una secuencia de nucleótidos única. Sin embargo, todos los ARNt tienen varias regiones complementarias intramoleculares, por lo que los ARNt adquieren una conformación similar a la de una hoja de trébol. Cualquier ARNt tiene un bucle para el contacto con el ribosoma (1), un bucle anticodón (2), un bucle para el contacto con la enzima (3), un tallo aceptor (4) y un anticodón (5). El aminoácido se añade al extremo de 3" del tallo aceptor. Anticodón- tres nucleótidos que “identifican” el codón del ARNm. Cabe destacar que un ARNt específico puede transportar un aminoácido estrictamente definido correspondiente a su anticodón. La especificidad de la conexión entre aminoácido y ARNt se logra gracias a las propiedades de la enzima aminoacil-ARNt sintetasa.
ARN ribosómico contienen 3000-5000 nucleótidos; peso molecular: 1 000 000-1 500 000. El ARNr representa el 80-85% del contenido total de ARN en la célula. En complejo con proteínas ribosómicas, el ARNr forma ribosomas, orgánulos que llevan a cabo la síntesis de proteínas. En las células eucariotas, la síntesis de ARNr se produce en los nucléolos. Funciones del ARNr: 1) un componente estructural necesario de los ribosomas y, por tanto, que garantiza el funcionamiento de los ribosomas; 2) asegurar la interacción del ribosoma y el ARNt; 3) unión inicial del ribosoma y el codón iniciador del ARNm y determinación del marco de lectura, 4) formación del centro activo del ribosoma.
ARN mensajero variado en contenido de nucleótidos y peso molecular (de 50.000 a 4.000.000). El ARNm representa hasta el 5% del contenido total de ARN en la célula. Funciones del ARNm: 1) transferencia de información genética del ADN a los ribosomas, 2) matriz para la síntesis de una molécula de proteína, 3) determinación de la secuencia de aminoácidos de la estructura primaria de una molécula de proteína.
Estructura y funciones del ATP.
Ácido adenosín trifosfórico (ATP)- fuente universal y principal acumulador de energía en las células vivas. El ATP se encuentra en todas las células vegetales y animales. La cantidad de ATP es en promedio del 0,04% (del peso húmedo de la célula), la mayor cantidad de ATP (0,2-0,5%) se encuentra en los músculos esqueléticos.
El ATP consta de residuos: 1) una base nitrogenada (adenina), 2) un monosacárido (ribosa), 3) tres ácidos fosfóricos. Dado que el ATP contiene no uno, sino tres residuos de ácido fosfórico, pertenece a los ribonucleósidos trifosfato.
La mayor parte del trabajo que ocurre en las células utiliza la energía de la hidrólisis del ATP. En este caso, cuando se elimina el residuo terminal del ácido fosfórico, el ATP se transforma en ADP (ácido adenosina difosfórico), y cuando se elimina el segundo residuo de ácido fosfórico, se convierte en AMP (ácido adenosina monofosfórico). El rendimiento de energía libre tras la eliminación del residuo terminal y segundo del ácido fosfórico es de 30,6 kJ. La eliminación del tercer grupo fosfato va acompañada de la liberación de sólo 13,8 kJ. Los enlaces entre el terminal y el segundo, segundo y primer residuo del ácido fosfórico se denominan de alta energía (alta energía).
Las reservas de ATP se reponen constantemente. En las células de todos los organismos, la síntesis de ATP se produce durante el proceso de fosforilación, es decir, adición de ácido fosfórico al ADP. La fosforilación ocurre con intensidad variable durante la respiración (mitocondrias), la glucólisis (citoplasma) y la fotosíntesis (cloroplastos).
El ATP es el vínculo principal entre los procesos acompañados de liberación y acumulación de energía y los procesos que ocurren con el gasto de energía. Además, el ATP, junto con otros ribonucleósidos trifosfato (GTP, CTP, UTP), es un sustrato para la síntesis de ARN.
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