Чем молекула днк отличается от молекулы днк?

8 ответов на вопрос “Чем молекула днк отличается от молекулы днк?”

  1. needportuk Ответить


    В клетках живых организмов присутствуют такие вещества, как нуклеиновые кислоты. Они нужны для того, чтобы хранить, передавать и реализовывать генетическую информацию.
    РНК и ДНК имеют некоторые сходства, но при этом важно знать и понимать их различия.
    Сначала мы разберем по отдельности обе кислоты, а затем в тезисной форме отразим их схожие и различные черты.

    Дезоксирибонуклеиновая кислота

    ДНК это биополимер. В основе мономера ДНК – пентоза. Углевод ДНК является исключением из правил, ведь его формула (C5H10O4) отличается от «нормального» углевода тем, что в ней отсутствует один атом кислорода, поэтому этот углевод получил название «дезоксирибоза».

    К остатку дезоксиробозы присоединено одно азотистое основание (цитозин, тимин, аденин и гуанин). Полимерная цепь ДНК образуется путем связывания между собой мономеров. Сшиваются между собой соседние «звенья» остатками фосфорной кислоты, образуя фосфодиэфирную 3’-5’ – связь.
    ДНК – это двойная антипараллельная правозакрученная спираль. Две цепи соединены водородными связями, которые возникающими между гетероциклическими соединениями. В ДНК комплементарные пары: A-G и C-T.

  2. Kigar Ответить

    Чем строение молекулы ДНК отличается от строения молекулы иРНК?
    Ответ
    1) В состав ДНК входит дезоксирибоза, а в состав РНК – рибоза.
    2) В состав ДНК входит тимин, в РНК
    – урацил.
    3) ДНК двухцепочечная, РНК одноцепочечная.
    Чем отличается строение тРНК от рибонуклеиновых кислот других типов?
    Ответ
    тРНК образует структуру в форме “клеверного листа”.
    Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?
    Ответ
    В состав хромосом входит ДНК, которая может самоудваиваться по принципу комплементарности: одна молекула ДНК после удвоения превращается в две одинаковые молекулы ДНК.
    Как называются мономеры молекул нуклеиновых кислот?
    Ответ
    Нуклеотиды.
    Какие свойства ДНК подтверждают, что она является носителем генетической информации?
    Ответ
    Комплементарность позволяет осуществлять репликацию, транскрипцию, репарацию.
    Почему в составе ДНК имеет место строгое соотношение компонентов?
    Ответ
    1) Нуклеотиды (мономеры ДНК) состоят из азотистого основания, дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Поэтому количество остатков азотистых оснований, дезоксирибозы и фосфорный кислоты равно.
    2) Согласно правилу комплементарности, напротив аденина в ДНК стоит тимин, а напротив гуанина – цитозин. Поэтому количество аденина равно количеству тимина, количество гуанина равно количеству цитозина.

    Строение молекулы какого мономера изображено на представленной схеме? Что обозначено буквами А, Б, В? Назовите виды биополимеров, в состав которых входит данный мономер.
    Ответ
    1) молекула урацилового нуклеотида РНК;
    2) А – азотистое основание урацил, Б – углевод рибоза, В – остаток фосфорной кислоты;
    3) иРНК, тРНК, рРНК.

  3. Galore Ответить

    Примечание. Информация постоянно обновляется; для получения более свежей информации обратитесь к сайтам, посвященным отдельным геномным проектам
    *Для всех эукариот, кроме дрожжей, приводится диплоидный набор хромосом. Диплоидный набор хромосом (от греч. diploos- двойной и eidos- вид) – двойной набор хромосом (2n), каждая из которых имеет себе гомологичную.
    **Гаплоидный набор. Дикие штаммы дрожжей обычно имеют восемь (октаплоидный) или больше наборов таких хромосом.
    ***Для самок с двумя Х хромосомами. У самцов есть Х хромосома, но нет Y, т. е. всего 11 хромосом.
    В клетке дрожжей, одних из самых маленьких эукариот, в 2,6 раза больше ДНК, чем в клетке E. coli (табл. 2). Клетки плодовой мушки Drosophila, классического объекта генетических исследований, содержат в 35 раз больше ДНК, а клетки человека — примерно в 700 раз больше ДНК, чем клетки E. coli. Многие растения и амфибии содержат еще больше ДНК. Генетический материал клеток эукариот организован в виде хромосом. Диплоидный набор хромосом (2n) зависит от вида организма (табл. 2).
    Например, в соматической клетке человека 46 хромосом (рис. 17). Каждая хромосома эукариотической клетки, как показано на рис. 17, а, содержит одну очень крупную двухспиральную молекулу ДНК. Двадцать четыре хромосомы человека (22 парные хромосомы и две половые хромосомы X и Y) различаются по длине более чем в 25 раз. Каждая хромосома эукариот содержит определенный набор генов.

    Рис. 17. Хромосомы эукариот. а — пара связанных и конденсированных сестринских хроматид из хромосомы человека. В такой форме эукариотические хромосомы пребывают после репликации и в метафазе в процессе митоза. б — полный набор хромосом из лейкоцита одного из авторов книги. В каждой нормальной соматической клетке человека содержится 46 хромосом.
    Если соединить между собой молекулы ДНК человеческого генома (22 хромосомы и хромосомы X и Y или Х и Х), получится последовательность длиной около одного метра. Прим.: У всех млекопитающих и других организмов с гетерогаметным мужским полом, у самок две X-хромосомы (XX), а у самцов — одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY).
    Большинство клеток человека диплоидны, поэтому общая длина ДНК таких клеток около 2м. У взрослого человека примерно 1014 клеток, таким образом, общая длина всех молекул ДНК составляет 2?1011 км. Для сравнения, окружность Земли — 4?104 км, а расстояние от Земли до Солнца — 1,5?108 км. Вот как удивительно компактно упакована ДНК в наших клетках!
    В клетках эукариот есть и другие органеллы, содержащие ДНК, — это митохондрии и хлоропласты. Выдвигалось множество гипотез относительно происхождения ДНК митохондрий и хлоропластов. Общепризнанная сегодня точка зрения заключается в том, что они представляют собой рудименты хромосом древних бактерий, которые проникли в цитоплазму хозяйских клеток и стали предшественниками этих органелл. Митохондриальная ДНК кодирует митохондриальные тРНК и рРНК, а также несколько митохондриальных белков. Более 95% митохондриальных белков кодируется ядерной ДНК.

    СТРОЕНИЕ ГЕНОВ

    Рассмотрим строение гена у прокариот и эукариот, их сходства и различия. Несмотря на то, что ген — это участок ДНК, кодирующий всего один белок или РНК, кроме непосредственно кодирующей части, он также включает в себя регуляторные и иные структурные элементы, имеющие разное строение у прокариот и эукариот.
    Кодирующая последовательность – основная структурно-функциональная единица гена, именно в ней находятся триплеты нуклеотидов, кодирующие аминокислотную последовательность. Она начинается со старт-кодона и заканчивается стоп-кодоном.
    До и после кодирующей последовательности находятся нетранслируемые 5’- и 3’-последовательности. Они выполняют регуляторные и вспомогательные функции, например, обеспечивают посадку рибосомы на и-РНК.
    Нетранслируемые и кодирующая последовательности составлют единицу транскрипции – транскрибируемый участок ДНК, то есть участок ДНК, с которого происходит синтез и-РНК.
    Терминатор – нетранскрибируемый участок ДНК в конце гена, на котором останавливается синтез РНК.
    В начале гена находится регуляторная область, включающая в себя промотор и оператор.
    Промотор – последовательность, с которой связывается полимераза в процессе инициации транскрипции. Оператор – это область, с которой могут связываться специальные белки – репрессоры, которые могут уменьшать активность синтеза РНК с этого гена – иначе говоря, уменьшать его экспрессию.
    Строение генов у прокариот
    Общий план строения генов у прокариот и эукариот не отличается – и те, и другие содержат регуляторную область с промотором и оператором, единицу транскрипции с кодирующей и нетранслируемыми последовательностями и терминатор. Однако организация генов у прокариот и эукариот отличается.

    Рис. 18. Схема строения гена у прокариот (бактерий) – изображение увеличивается
    В начале и в конце оперона есть единые регуляторные области для нескольких структурных генов. С транскрибируемого участка оперона считывается одна молекула и-РНК, которая содержит несколько кодирующих последовательностей, в каждой из которых есть свой старт- и стоп-кодон. С каждого из таких участков синтезируется один белок. Таким образом, с одной молекулы и-РНК синтезируется несколько молекул белка.
    Для прокариот характерно объединение нескольких генов в единую функциональную единицу – оперон. Работу оперона могут регулировать другие гены, которые могут быть заметно удалены от самого оперона – регуляторы. Белок, транслируемый с этого гена называется репрессор. Он связывается с оператором оперона, регулируя экспрессию сразу всех генов, в нем содержащихся.
    Для прокариот также характерно явление сопряжения транскрипции и трансляции.

    Рис. 19 Явление сопряжения транскрипции и трансляции у прокариот – изображение увеличивается
    Такое сопряжение не встречается у эукариот из-за наличия у них ядерной оболочки, отделяющей цитоплазму, где происходит трансляция, от генетического материала, на котором происходит транскрипция. У прокариот во время синтеза РНК на матрице ДНК с синтезируемой молекулой РНК может сразу связываться рибосома. Таким образом, трансляция начинается еще до завершения транскрипции. Более того, с одной молекулой РНК может одновременно связываться несколько рибосом, синтезируя сразу несколько молекул одного белка.
    Строение генов у эукариот
    Гены и хромосомы эукариот очень сложно организованы
    У бактерий многих видов всего одна хромосома, и почти во всех случаях в каждой хромосоме присутствует по одной копии каждого гена. Лишь немногие гены, например гены рРНК, содержатся в нескольких копиях. Гены и регуляторные последовательности составляют практически весь геном прокариот. Более того, почти каждый ген строго соответствует аминокислотной последовательности (или последовательности РНК), которую он кодирует (рис. 14).
    Структурная и функциональная организация генов эукариот гораздо сложнее. Исследование хромосом эукариот, а позднее секвенирование полных последовательностей геномов эукариот принесло много сюрпризов. Многие, если не большинство, генов эукариот обладают интересной особенностью: их нуклеотидные последовательности содержат один или несколько участков ДНК, в которых не кодируется аминокислотная последовательность полипептидного продукта. Такие нетранслируемые вставки нарушают прямое соответствие между нуклеотидной последовательностью гена и аминокислотной последовательностью кодируемого полипептида. Эти нетранслируемые сегменты в составе генов называют интронами, или встроенными последовательностями, а кодирующие сегменты — экзонами. У прокариот лишь немногие гены содержат интроны.
    Итак, у эукариот практически не встречается объединение генов в опероны, и кодирующая последовательность гена эукариот чаще всего разделена на транслируемые участки – экзоны, и нетранслируемые участки – интроны.
    В большинстве случаев функция интронов не установлена. В целом, лишь около 1,5% ДНК человека являются ?кодирующими?, т. е. несут информацию о белках или РНК. Однако с учетом крупных интронов получается, что ДНК человека на 30% состоит из генов. Поскольку гены составляют относительно небольшую долю в геноме человека, значительная часть ДНК остается неучтенной.

    Рис. 16. Схема строение гена у эукариот – изображение увеличивается
    С каждого гена сначала синтезируется незрелая, или пре-РНК, которая содержит в себе как интроны, так и экзоны.
    После этого проходит процесс сплайсинга, в результате которого интронные участки вырезаются, и образуется зрелая иРНК, с которой может быть синтезирован белок.

    Рис. 20. Процесс альтернативного сплайсинга – изображение увеличивается
    Такая организация генов позволяет, например, осуществить процесс альтернативного сплайсинга, когда с одного гена могут быть синтезированы разные формы белка, за счет того, что в процессе сплайсинга экзоны могут сшиваться в разных последовательностях.
    Сравнение строения генов прокариот и эукариот

    Рис. 21. Отличия в строении генов прокариот и эукариот – изображение увеличивается
    МУТАЦИИ И МУТАГЕНЕЗ

    Мутацией называется стойкое изменение генотипа, то есть изменение нуклеотидной последовательности.
    Процесс, который приводит к возникновению мутаций называется мутагенезом, а организм, все клетки которого несут одну и ту же мутацию — мутантом.
    Мутационная теория была впервые сформулирована Гуго де Фризом в 1903 году. Современный ее вариант включает в себя следующие положения:
    1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно.
    2. Мутации передаются из поколения в поколение.
    3. Мутации могут быть полезными, вредными или нейтральными, доминантными или рецессивными.
    4. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.
    5. Сходные мутации могут возникать повторно.
    6. Мутации не направленны.
    Мутации могут возникать под действием различных факторов. Различают мутации, возникшие под действием мутагенных воздействий: физических (например, ультрафиолета или радиации), химических (например, колхицина или активных форм кислорода) и биологических (например, вирусов). Также мутации могут быть вызваны ошибками репликации.
    В зависимости от условий появления мутации подразделяют на спонтанные — то есть мутации, возникшие в нормальных условиях, и индуцированые — то есть мутации, которые возникли при особых условиях.
    Мутации могут возникать не только в ядерной ДНК, но и, например, в ДНК митохондрий или пластид. Соответственно, мы можем выделять ядерные и цитоплазматические мутации.
    В результате возникновения мутаций часто могут появляться новые аллели. Если мутантный аллель подавляет действие нормального, мутация называется доминантной. Если нормальный аллель подавляет мутантный, такая мутация называется рецессивной. Большинство мутаций, приводящих к возникновению новых аллелей являются рецессивными.
    По эффекту выделяют мутации адаптивные, приводящие к повышению приспособленности организма к среде, нейтральные, не влияющие на выживаемость, вредные, понижающие приспособленность организмов к условиям среды и летальные, приводящие к смерти организма на ранних стадиях развития.
    По последствиям выделяются мутации, приводящие к потери функции белка, мутации, приводящие к возникновению у белка новой функции, а также мутации, которые изменяют дозу гена, и, соответственно, дозу белка синтезируемого с него.
    Мутация может возникнуть к любой клетке организма. Если мутация возникает в половой клетке, она называется герминативной (герминальной, или генеративной). Такие мутации не проявляются у того организма, у которого они появились, но приводят к появлению мутантов в потомстве и передаются по наследству, поэтому они важны для генетики и эволюции. Если мутация возникает в любой другой клетке, она называется соматической. Такая мутация может в той или иной степени проявляться у того организма, у которого она возникла, например, приводить к образованию раковых опухолей. Однако такая мутация не передается по наследству и не влияет на потомков.
    Мутации могут затрагивать разные по размеру участки генома. Выделяют генные, хромосомные и геномные мутации.
    Генные мутации
    Мутации, которые возникают в масштабе меньшем, чем один ген, называются генными, или точечными (точковыми). Такие мутации приводят к изменению одного и нескольких нуклеотидов в последовательности. Среди генных мутаций выделяют замены, приводящие к замене одного нуклеотида на другой, делеции, приводящие к выпадению одного из нуклеотидов, инсерции, приводящие к добавлению лишнего нуклеотида в последовательность.

    Рис. 23. Генные (точечные) мутации
    По механизму воздействия на белок, генные мутации делят на: синонимичные, которые (в результате вырожденности генетического кода) не приводят к изменению аминокислотного состава белкового продукта, миссенс-мутации, которые приводят к замене одной аминокислоты на другую и могут влиять на структуру синтезируемого белка, хотя часто они оказываются незначительными, нонсенс-мутации, приводящие к замене кодирующего кодона на стоп-кодон, мутации, приводящие к нарушению сплайсинга:

    Рис. 24. Схемы мутаций
    Также по механизму воздействия на белок выделяют мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания, например, инсерции и делеции. Такие мутации, как и нонсенс-мутации, хоть и возникают в одной точке гена, часто воздействуют на всю структуру белка, что может привести к полному изменению его структуры.
    Рис. 25. Схема мутации, приводящей к сдвигу рамки считывания
    Хромосомные мутации

  4. Yoshura Ответить

    Ученые
    из Университета Дьюка в Северной Каролине
    обнаружили, что РНК, в отличие от ДНК,
    нетерпима к образованию неклассических
    хугстиновских пар оснований. Из-за этого
    два типа нуклеиновых кислот очень
    по-разному реагируют на некоторые виды
    модификаций, что может иметь большое
    значение для возникновения нынешней
    специализации РНК и ДНК в ходе эволюции.
    Исследование опубликовано в журнале
    Nature Structural & Molecular Biology.
    С
    точки зрения химии отличия ДНК от РНК
    сводятся к тому, что в ДНК: 1) вместо
    азотистого основания урацила используется
    тимин, а 2) в сахарофосфатной цепи
    отсутствует так называемый 2′-гидроксил
    (читается «два-штрих»), — группа,
    отличающая рибозу от дезоксирибозы.
    При этом наибольшие последствия в смысле
    структуры и химии имеет именно второе
    отличие: 2′-гидроксил делает невозможным
    сворачивание двуцепочечной РНК в
    B-спираль — основную форму ДНК в клетке,
    — оставляя нуклеиновой кислоте на
    основе рибозы только А-тип спирали.
    Кроме того, «лишний» гидроксил делает
    РНК более реакционноспособной чем ДНК,
    — от нее легче «отваливаются» основания
    под действием щелочей. В том числе на
    основании этого отличия биологи полагают,
    что переход с РНК на ДНК как основной
    носитель генетической информации мог
    иметь крупное эволюционное преимущество
    на заре возникновения жизни.
    В
    новой работе ученые обнаружили еще одно
    потенциально важное следствие наличия
    2′-гидроксила у РНК, и на этот раз оно
    связано с образованием так называемых
    хугстиновских пар оснований.
    Основной
    тип спаривания азотистых оснований,
    который лежит в основе функционирования
    ДНК, был открыт еще в знаменитой работе
    Уотсона и Крика в 1953 году и получил
    впоследствии имена своих первооткрывателей.
    Однако уже несколько лет спустя было
    обнаружено, что уотсон-криковское
    спаривание — не единственный возможный
    вариант взаимодействия оснований в
    ДНК. В 1959 году Карст Хугстин обнаружил, что вращение
    основания на 180 градусов вдоль гликозидной
    связи (между сахарным остатком и
    основанием) может приводить к другому
    типу спаривания — менее энергетически
    выгодному, но вполне осуществимому. В
    клеточной ДНК оно встречается редко
    (хотя и необходимо для образования
    некоторых экзотических структур),
    поэтому большого функционального
    значения ему до сих пор не придавали.
    Только недавно было показано, что
    уотсон-криковское и хугстиновское
    спаривание существует в рамках одной
    молекулы в динамическом равновесии. И,
    хотя «неклассические» структуры занимают
    суммарно не более трех процентов генома
    в каждый момент времени, они могут играть
    свою роль там, где ДНК взаимодействует
    с белками или малыми молекулами.

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *