Что такое нуклеотиды биология 9 класс
Нуклеотид
Нуклеоти́ды — фосфорные эфиры нуклеозидов, нуклеозидфосфаты. Свободные нуклеотиды, в частности АТФ, цАМФ, АДФ, играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых кислот и многих коферментов.
Содержание
Строение
Нуклеотиды являются сложными эфирами нуклеозидов и фосфорных кислот. Нуклеозиды, в свою очередь, являются N-гликозидами, содержащими гетероциклический фрагмент, связанный через атом азота с C-1 атомом остатка сахара.
Фосфатный остаток в нуклеотидах обычно образует сложноэфирную связь с 2′-, 3′- или 5′-гидроксильными группами рибонуклеозидов, в случае 2′-дезоксинуклеозидов этерифицируются 3′- или 5′-гидроксильные группы.
Номенклатура
| Код | Означает | Комплемен- тарная пара |
|---|---|---|
| A | A | T в ДНК; U в РНК |
| C | C | G |
| G | G | C |
| T или U | T в ДНК; U в РНК | A |
| M | A или C | K |
| R | A или G | Y |
| W | A или T | W |
| S | C или G | S |
| Y | C или T | R |
| K | G или T | M |
| V | A или C или G | B |
| H | A или C или T | D |
| D | A или G или T | H |
| B | C или G или T | V |
| X или N | A или C или G или T (U) | любой |
Соединения, состоящие из двух нуклеотидовых молекул, называются динуклеотидами, из трёх — тринуклеотидами, из небольшого числа — олигонуклеотидами, а из многих — полинуклеотидами, или нуклеиновыми кислотами.
Названия нуклеотидов представляют собой аббревиатуры в виде стандартных трёх- или четырёхбуквенных кодов.
Если аббревиатура начинается со строчной буквы «д» (англ. d ), значит подразумевается дезоксирибонуклеотид; отсутствие буквы «д» означает рибонуклеотид. Если аббревиатура начинается со строчной буквы «ц» (англ. c ), значит речь идёт о циклической форме нуклеотида (например, цАМФ).
Первая прописная буква аббревиатуры указывает на конкретное азотистое основание или группу возможных нуклеиновых оснований, вторая буква — на количество остатков фосфорной кислоты в структуре (М — моно-, Д — ди-, Т — три-), а третья прописная буква — всегда буква Ф («-фосфат»; англ. P ).
Латинские и русские коды для нуклеиновых оснований:
История
В домолекулярной генетике для обозначения наименьшего элемента в структуре ДНК, который может быть подвержен спонтанной или индуцированной мутации, применялся особый термин рекон. В настоящее время показано, что таким наименьшим элементом является один нуклеотид (или одно азотистое основание в составе нуклеотида), поэтому данный термин более не употребляется. Для определения понятия единица мутации применялся термин мутон. В настоящее время показано, что фенотипически мутация может проявляется даже при замене одного нуклеотида (или азотистого основания в составе нуклеотида), таким образом, термин мутон соответствует одному нуклеотиду.
НУКЛЕОТИДЫ
Полезное
Смотреть что такое «НУКЛЕОТИДЫ» в других словарях:
НУКЛЕОТИДЫ — (нуклеозидфосфаты) фосфорные эфиры нуклеозидов; состоят из азотистого основания (пуринового или пиримидинового), углевода (рибозы или дезоксирибозы) и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты. Соединения из одного, двух, трех, нескольких… … Большой Энциклопедический словарь
нуклеотиды — ов, мн. nucléotides < nucleus. биол. Органические вещества составная часть нуклеиновых кислот и коферментов многих ферментов. Н. играют важную роль в обмене веществ в животном и растительном мире. Крысин 1998. Лекс. СИС 1964: нуклеоти/ды … Исторический словарь галлицизмов русского языка
нуклеотиды — – эфиры нуклеозидов с фосфорной кислотой … Краткий словарь биохимических терминов
Нуклеотиды — Нуклеотиды фосфорные эфиры нуклеозидов, нуклеозидфосфаты. Свободные нуклеотиды, в частности АТФ, цАМФ, АДФ, играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых… … Википедия
Нуклеотиды — нуклеозидфосфаты, соединения, из которых состоят Нуклеиновые кислоты, многие Коферменты и др. биологически активные соединения; каждый Н. построен из азотистого основания (обычно пуринового или пиримидинового), углевода (рибозы или… … Большая советская энциклопедия
нуклеотиды — (нуклеозидфосфаты), фосфорные эфиры нуклеозидов; состоят из азотистого основания (пуринового или пиримидинового), углевода (рибозы или дезоксирибозы) и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты. Соединения из одного, двух, трёх, нескольких … Энциклопедический словарь
Нуклеотиды — Модель молекулы аденина. НУКЛЕОТИДЫ, органические соединения, состоящие из азотистого основания (аденина, гуанина, цитозина, тимина, урацила), углевода (рибозы или дезоксирибозы) и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты. Нуклеотиды –… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
нуклеотиды — (лат. nucleus ядро) органические вещества, состоящие из пуринового или пиримидинового основания, углевода и фосфорной кислоты; составная часть нуклеиновых кислот я коферментов многих ферментов; ряд нуклеотидов (адениловая кислота, аденозинди и… … Словарь иностранных слов русского языка
Нуклеотиды — молекулы, состоящие из пяти азотистых оснований (цитозин, урацил, тимин, аденин и гуанин), рибозы (или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. Нуклеотиды могут соединяться между собой, образуя полинуклеотиды (нуклеиновые кислоты) … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
НУКЛЕОТИДЫ — (нуклеозидфосфаты), эфиры фосфорной к ты и нуклеозидов по одному или неск. гидроксилам остатка моносахарида; в более широком смысле соед., в к рых моносахаридный остаток нуклеозида или его неприродного аналога этерифицирован одной или неск. моно… … Химическая энциклопедия
Строение молекул нуклеиновых кислот. Различия в строении молекул ДНК и РНК
Вопрос 1. Какое строение имеет нуклеотид?
Нуклеотид включает в себя три компонента: азотистое основание, углевод, которым является пятиуглеродный сахар (дезоксирибоза или рибоза), и остаток фосфорной кислоты. Азотистых оснований четыре: у ДНК это аденин, гуанин, цитозин, тимин, а у РНК — те же нуклеотиды, но вместо тимина — урацил.
Вопрос 2. Какое строение имеет молекула ДНК?
Нуклеиновые кислоты являются биологическими полимерами. Мономерными звеньями ДНК являются нуклеотиды (аденин, гуанин, цитозин, тимин) — фосфорные эфиры нуклеозидов, которые, в свою очередь, построены из пентозы и гетероциклического основания. Мономерные остатки в нуклеиновых кислотах связаны между собой фосфодиэфирными связями. Согласно модели Уотсона и Крика молекула ДНК представляет собой правильную правовинтовую спираль, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными друг относительно друга и вокруг общей оси. Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК соединены между собой водородными связями. Водородные связи образуются между соответствующими парами азотистых оснований (между аденином и тимином — две, а между цитозином и гуанином — три водородные связи). Таким образом, по структуре ДНК напоминает веревочную лестницу, спирально закрученные перекладины которой образованы парами азотистых оснований. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью.
Вопрос 3. В чем заключается принцип комплементарности?
Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г); пентозы (дезоксирибозы) и фосфата. Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков фосфорной кислоты, расположенных между пентозами; в полинуклеотиде может быть до 30 000 нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна (то есть соответствует) последовательности в другой цепи за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями (две водородные связи между АТ и три между Г и Ц). Согласно принципу комплементарности, число гуаниловых равно числу цитидиловых, а число адениловых — числу тимидиловых оснований (правило Чаргафа).
Вопрос 4. Что общего, и какие различия в строении молекул ДНК и РНК?
Общее в нуклеиновых кислотах то, что их молекулы являются полинуклеотидами. Различий межу ДНК и РНК несколько. Вот самые главные из них:
1. молекула ДНК двуцепочечная, а молекула РНК — одноцепочечная и меньших размеров;
2. нуклеотид ДНК включает углевод дезоксирибозу, а в нуклеотиде РНК в качестве пятиуглеродного сахара присутствует рибоза;
3. у молекулы РНК вместо азотистого основания тимина находится урацил.
Вопрос 5. Какие типы молекул РНК вам известны? Каковы их функции?
Во всех клетках присутствуют следующие виды РНК:
1. Рибосомные (рРНК). Они входят в состав рибосом и участвуют в формировании активного центра рибосомы, где осуществляется синтез белка;
2. Транспортные (тРНК). Они транспортируют аминокислоты к месту сборки белковой молекулы;
3. Информационная или матричная (мРНК). Они копируют информацию о структуре белка с ДНК, расположенной в ядре, и переносят ее к рибосомам, где эта информация реализуется в полипептид;
4. Большинство клеток содержат много малых цитоплазматических РНК (мцРНК);
5. В клетках эукариот присутствуют малые ядерные РНК (мяРНК).
Урок «Нуклеиновые кислоты»
Содержимое разработки
Конспект открытого урока по биологии
Тема урока: Нуклеиновые кислоты.
— раскрыть особенности строения и структуру молекул нуклеиновых кислот, как биополимеров;
— сформировать знания о принципе комплементарности в ДНК;
— определить черты сходства и различия молекул ДНК и РНК;
— практиковать учащихся в применении новых знаний для решения задач.
— развивать умения самостоятельного поиска знаний и навыков работы с учебной литературой;
— развивать логическое мышление через сравнение структуры ДНК и РНК.
— формировать коммуникативные качества личности в здоровьесберегающей среде, умение рационально организовывать свою работу;
— продолжить развитие сотрудничества «учитель-ученик», воспитание культуры общения и культуры речи.
Тип урока: комбинированный.
Образовательная технология: элементы проблемного обучения.
Оборудование: таблица по общей биологии «Строение ДНК», модель молекулы ДНК. Компьютер, диски, проектор, анимационный фильм «Репликация ДНК», инструктивные карты, тесты.
Оформление доски: тема урока, таблица, экран.
2. Контроль выполнения домашнего задания (проверка ранее усвоенных
6. Осмысление, обобщение и систематизация знаний – 9 мин.
I. Организационный момент.
II. Контроль выполнения домашнего задания (проверка ранее усвоенных знаний).
Тестовая проверка знаний о строении и функциях белков с последующим обсуждением ответов. По тестам работают 6 учащихся. С остальными учащимися проводится фронтальная беседа по вопросам: 1) дайте определение понятию биополимеры (Сложные органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов); 2) что такое полимер? (Цепь, состоящая из многочисленных звеньев – мономеров); 3) почему молекулы белков называют макромолекулами? (Молекулы белков имеют большие размеры); 4) назовите мономеры белков? (Аминокислоты); 5) чем белки отличаются друг от друга? (Различным сочетанием всего 20 аминокислот); 6) какими свойствами обладает аминогруппа и карбоксильная группа? (Аминогруппа с основными свойствами, карбоксильная группа с кислотными свойствами); 7) каким образом происходит сцепление между аминокислотами при образовании белкового полимера? (Наличие в одной молекуле аминокислоты основной и кислотной групп обусловливает их высокую реактивность. Через эти группы происходит соединение аминокислот при образовании белка. При этом возникает молекула воды, а освободившиеся электроны образуют пептидную связь); 8) назовите уровни структурной организации белковой молекулы. (Первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры); 9) какую функцию выполняют белки–ферменты? (Белки – ферменты способны ускорять биохимические реакции в клетке в десятки и сотни миллионов раз); По окончании фронтального опроса тесты и тетради с ответами собираются, ответы обсуждаются и оцениваются.
III. Сообщение темы, цели и задач урока.
Вступительное слово учителя. Ребята, вы знаете, что у кошки рождаются котята, у зайчихи – зайчата, возникает вопрос: «Почему потомство похоже на своих родителей? Какое вещество является носителем наследственной информации?»
Мы будем искать на этот вопрос ответ в ходе урока.
Итак, тема урока: «Нуклеиновые кислоты». (Ознакомление с новой темой нацеливает учащихся на самостоятельное формулирование целей и задач урока)
IV. Изучение нового материала. Самостоятельная работа с новым материалом.
Учитель. Нуклеиновые кислоты были открыты в 60-х годах 19 века швейцарским ученым Мишером. Он их обнаружил в ядрах клеток и назвал нуклеином (ядро по-латыни нуклеус). Однако в связи с недостаточным уровнем развития лабораторной техники установить точное химическое строение нуклеина Мишер не смог. Лишь к концу 30-х годов 20 столетия был уточнен химический состав нуклеиновых кислот, а также установлено, что имеется два типа нуклеиновых кислот ДНК и РНК и что они входят состав клеток всех без исключения живых существ на Земле.
Для изучения нового материала вам необходимо ответить на вопросы инструктивной карты.
Самостоятельная работа в парах с помощью инструкционной карты и учебника.
Инструкционная карта была роздана до начала урока каждому ученику. Ответы, учащиеся записывают в тетради.
Цель: выяснить особенности строения ДНК и РНК и их функции.
Работайте с партнером по парте. Смотрите учебник параграф 1.6, стр. 29-32.
Вставьте пропущенные слова:
2) Рассмотрите рис. 9, 10, 11. Напишите вещества, входящие в состав нуклеотидов ДНК и РНК
Схема строения нуклеотида ДНК
Схема строения нуклеотида РНК
3) Сколько типов нуклеотидов встречается в молекулах ДНК и РНК?
Напишите соответствующие буквенные обозначения для ДНК и РНК.
Типы нуклеотидов ДНК
Типы нуклеотидов РНК
4) Сколько цепей в молекуле ДНК и РНК?
5) Какими связями соединены цепочки ДНК?
6) В основе строения молекул ДНК лежит принцип комплементарности. Комплементарность – это взаимное дополнение азотистых оснований молекуле ДНК. Аденину соответствует тимин, а гуанину – цитозин (А-Т, Г-Ц). Используя этот принцип, постройте вторую цепь ДНК: Т-Т-Г-Ц-А-Г-Ц-А
7) Какова функция ДНК?
8) Какие типы молекулы РНК выделяют? Каковы их функции?
V. Восприятие и осознание учащимися нового материал.
По окончании работы с инструкционной картой фронтальное обсуждение ответов учащихся и корректировка через показ слайдов. Вопросы высвечиваются на слайдах, затем проявляются ответы.
— какие типы нуклеиновых кислот существует? (ДНК и РНК);
— где в клетке содержится ДНК? (Ядро, митохондрии, хлоропласты);
— что является мономерами нуклеиновых кислот? (Нуклеотид);
-каковы особенности строения нуклеотидов ДНК? (Азотистое основание, углевод дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты);
-каковы особенности строения нуклеотидов РНК? (Азотистое основание, углевод рибоза и остаток фосфорной кислоты).
— Что собой внешне представляет ДНК? (Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью.)
Слово учителя. В конце 19 века было известно, что в ядре находятся хромосомы, которые состоят из ДНК и белка. Знали, что ДНК передает наследственную информацию, но главное оставалось тайной. Как же работает такая сложная система? Решить эту задачу можно было, только узнав устройство загадочной ДНК. После 2-х лет кропотливой работы ученые Дж. Уотсон и Ф.Крик предложили изящную и простую модель молекулы ДНК. Потом еще 10 лет после этого открытия ученые разных стран проверяли догадки Уотсона и Крика, и, наконец, вердикт был вынесен: “Все верно, ДНК устроена именно так!” Уотсон, Крик и Моррис Уилкинс получили за это открытие в 1953 году Нобелевскую премию.В апреле 1953 года великий датский физик Нильс Бор получил письмо от американского ученого Макса Дельбрюка, где он писал:»Потрясающие вещи происходят в биологии. Мне кажется, что Джеймс Уотсон сделал открытие, сравнимое с тем, что сделал Резерфорд в 1911 году (открытие атомного ядра)».
— Какая прослеживается закономерность в расположении азотистых оснований? (При образовании двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в строго определенном порядке против азотистых оснований другой. Обнаруживается важная закономерность: против аденина одной цепи всегда располагается тимин другой цепи, против гуанина – цитозин, и наоборот.)
— Какой принцип называют принципом комплементарности? (Принцип дополнения одного азотистого основания другим.)
Молекула ДНК обладает уникальной способностью к самовоспроизведению (к удвоению). Удвоение ДНК – репликация. Под влиянием ферментов водородные связи между азотистыми основаниями рвутся и молекула «расплетается». Две цепи расходятся и вдоль каждой образуются новые, согласно принципу комплементарности. В результате из одной молекулы ДНК получаются две абсолютно идентичные, только дочерние состоят из одной старой цепи и одной новой.
Просмотр анимационного фильма “Репликация ДНК”.
Вопросы по фильму: благодаря чему ДНК может самоудваиваться? какое значение имеет репликация ДНК? (Благодаря самоудвоению ДНК, происходят процессы деления клеток.)
В ходе повторного просмотра фильма при выключенном звуке учащиеся комментируют процесс и отвечают на вопросы учителя.
Таким образом, ДНК передает хранящуюся в ней информацию о структуре белковых молекул.
— Какие типы РНК выделяют? (Выделяют три типа РНК, различающихся по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.)
Какие функции выполняют разные типы РНК?
(р-РНК – участвует в формировании активного центра рибосомы,
т-РНК – транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка,
И-РНК – переносит информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется.)
VI.Осмысление, обобщение и систематизация знаний.
1.этап. Игра «Кто быстрее?» Заполните таблицу, которая демонстрируется на интерактивной доске.
Учащиеся заполняют в тетрадях. Затем на доске появляются ответы.
Сходство и различия молекул ДНК и РНК.
Виды нуклеотидов
В природе существует два вида нуклеиновых кислот — рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые (ДНК). Основанием каждой из них является азотистое основание, остаток фосфорной кислоты и пятиуглеродный сахар.
В состав ДНК входит четыре разновидности нуклеотидов, отличие которых заключается в азотистом соединении:
Что касается РНК, то они тоже имеют несколько видов в зависимости от азотистого основания:
Поговорим и о физических свойствах нуклеотидов. Они легко растворяются в воде, но при этом практически нерастворимы в растворителях, имеющих органическое происхождение. Очень восприимчивы к температурным перепадам, а также критическим показателям значения уровня рН.
Молекулы ДНК обладают весомой молекулярной массой, благодаря чему могут фрагментироваться в результате механического воздействия.
Нуклеиновые кислоты и их строение
Прежде всего необходимо узнать, что нуклеотидами являются мономеры нуклеиновых кислот. Они соединены между собой линейно, формируя длинные молекулярные соединения нуклеиновых кислот. Самыми длинными полимерами являются цепочки молекул ДНК. Как правило, длина молекул РНК значительно меньше, но при этом может отличаться (зависит от типа).
При формировании полинуклеотидного соединения остатки фосфорной кислоты взаимодействуют с трехатомным углеродом пентозы. Аналогичная связь формируется между фосфорной кислотой и пятиатомным углеродом сахара непосредственно в нуклеиновой кислоте.
Исходя из этого, индивидуальная характеристика нуклеиновой кислоты — это последовательность пентозы с мостиками фосфорных кислот. Азотистые основания отделяются по сторонам.
Стоит добавить, что молекулы ДНК не только длиннее в сравнении с РНК, но и состоят из нескольких цепей, которые соединены между собой химически водородными связями. Такие структурные связи формируются по принципу комплементарности: гуанин комплементарен цитозину, а аденин — тимину.
Нуклеотиды содержат в себе такие вещества:
Образоваться такие связи могут и в структурах РНК, но водородные связи формируются между нукленовыми кислотами одной цепи.
Функции нуклеотидов
Местонахождение в клетках аминокислот, белка и нуклеотидов поддерживает их жизнедеятельность, а также сохранение, передачу и верную реализацию генетической наследственности. Стоит в отдельности рассмотреть функции ДНК, РНК и их разновидностей в жизни живых организмов.
Значение ДНК
В клетках ДНК вся информация в основном сосредоточена в ядре клетки. Бактериальная среда, как правило, в формуле занимает одну кольцевую молекулу, находится в неправильной формы образовании в цитоплазме, именуемым нуклеотидом. Гены, входящие в состав наследственной информации генома, являются единицей передачи генетической наследственности. Признак частицы — открытая рама считывания.
Хранение и передача информации (генетической предрасположенности) осуществляется за счет биосинтеза белка посредством и-РНК, т-РНК.
Свойства РНК
В природе различают три разновидности РНК, каждая из которых предназначена для выполнения особой роли в осуществлении синтеза белка.
История исследований
На протяжении десятилетий ведущие ученые мира занимались исследованием нуклеотидов. Рассмотрим более подробно историю изучения нуклеотидов.
Нуклеотиды — это неотъемлемая составляющая каждой клетки живого организма, обеспечивающая ее жизнедеятельность, а также хранение, транспортировку и реализацию наследственной (генетической) наследственности. Ученые посвятили годы изучению видов и строения молекул, что открывает перед человеком большие возможности.