Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.
Нуклеиновые кислоты — самые крупные из молекул, образуемых живыми организмами. Их молекулярная масса может быть от 10 000 до нескольких миллионов углеродных единиц.
Так как наиболее высокое содержание нуклеиновых кислот обнаружено в ядрах клеток, то они и получили свое название от латинского «нуклеус» — ядро. Хотя теперь выяснено, что нуклеиновые кислоты есть и в цитоплазме, и в целом ряде органоидов — митохондриях, пластидах.
Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, состоящими из мономеров — нуклеотидов.
Строение ДНК.
Молекула ДНК имеет сложное строение. Она 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.
Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат дезоксирибозу, остаток фосфорной кислоты и одно из четырех азотистых оснований\ аденин, гуанин, цитозин и тимин. Они и определяют названия соответствующих нуклеотидов; адениловый (А), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц) и тишидиловый (Т).Между аденином и тимином всегда возникают две, а между гуанином и цитозином — три водородные связи, В связи с этим обнаруживается важная закономерность: против аденина одной цепи всегда располагается тимин другой цепи, против гуанина — цитозин и наоборот. Таким образом, пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными (пространственное взаимное соответствие), или комплементарными (от лат. complementum — дополнение).Следовательно, у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых — числу цитидиловых. А зная последовательность расположения нуклеотидов в одной цепи ДНК по принципу комплементарности, можно установить нуклеотиды другой цепи.
Структура каждой молекулы ДНК строго индивидуальна и специфична, так как представляет собой кодовую форму записи биологической информации (генетический код). Другими словами, с помощью четырех типов нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация об организме, передающаяся по наследству последующим поколениям.
Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток, но небольшое их количество содержится в митохондриях и пластидах.
Строение РНК.
Молекула РНК в отличие от молекулы ДНК -— полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров.
Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований. Три азотистых основания — аденин, гуанин и цитозин — такие же, как и у ДНК, а четвертым является урацил. Образование полимера РНК происходит так же, как и у ДНК, через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов. Молекула РНК может содержать от 75 до 10 000 нуклеотидов.
| Вопрос для сравнения | ДНК | РНК |
| Ф-ии | Осуществляется передача наследственных особенностей клетки | Участвует в биосинтезе белка |
| Нахождение в клетки | Митохондрии, пластиды | Ядро, цитоплазма |
| Кол-во цепей | Из 2-х цепей | Одна цепь |
| Виды азотистых оснований | АГЦУ | АГЦУ |
| комплементарность | АиТ, ЦиГ | АиУ, ГиЦ |
| особенности | Редупликация уникальная особенность ДНК, благодаря которой ДНК способна передавать наследственную информацию от материнской клетки до дочерни | Информационная . транспортная, рибосомная |
Вопрос № 10
Гаметы.
Это половые клетки, при слиянии которых образуется зигота, дающая начало новому организму. Они представляют собой высокоспециализированные клетки, участвующие в осуществлении процессов, связанных с половым размножением. Чем гаметы отличаются от соматических клеток?
Гаметы имеют ряд особенностей, отличающих их от соматических клеток:
- хромосомный набор – гаплоидный (n);
- гаметы не делятся;
- гаметы, особенно яйцеклетки, более крупные, чем соматические клетки;
- яйцеклетка содержит много питательных веществ, сперматозоид мало.
Гаметогенез
Что называют гаметогенезом?
Это процесс образования половых клеток–гамет. Предшественники гамет (гаметоциты или гоноциты) диплоидны. У большинства видов предшественники половых клеток образуются на ранних стадиях развития зародыша из энтодермального слоя, находящегося вне половой железы, и затем мигрируют в него. На стадии первичных гоноцитов мужские и женские половые клетки, как правило, неотличимы. Различия начинаются после их проникновения в половые железы.
Работа с таблицей « Гаметогенез.Овогенез.Сперматогенез»
Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом, а образование яйцеклеток – овогенезом. В половых железах различают три разных участка (зоны):
- зона размножения;
- зона роста;
- зона созревания.
Сперматогенез
Работа со схемой учебника рис.6.4 Схема гаметогенеза
Сперматозоиды (спермии) образуются в результате ряда последовательных клеточных делений, называемых сперматогенезом, за которыми следует сложный процесс дифференцировки, называемый спермиогенез. Процесс образования спермия занимает примерно 70 дней. У мужчин гоноциты дифференцируются в сперматогонии, которые размножаются путем обычного митоза. Сперматогонии размножаются в течение всего периода половой зрелости мужчины. Затем сперматогонии проходят ряд преобразований:
а) преобразование сперматогониев в спермациты I порядка;
б) преобразование спермацита I порядка в два спермацита II порядка ( первое редукционное деление);
в) преобразование спермацита II порядка в две сперматиды (второе редукционное деление);
г) преобразование каждой сперматиды в сперматозоид.
Процесс превращения сперматид в сперматозоиды называется спермиогенезом. В нем участвуют все элементы ядра и цитоплазмы. Ядро сперматиды преобразуется в головку сперматозоида. Цитоплазматические органоиды, превращаются в различные его органы, обеспечивающие движение сперматозоида и проникновение в яйцеклетку.
В отличие от образования спермиев, которое начинается у мужчин только при половом созревании, образование яйцеклеток у женщин начинается еще до их рождения и завершается для каждой яйцеклетки только после ее оплодотворения. Во время развития плода первичные половые клетки многократно делятся путем митоза, образуя много крупных клеток. В течение этого периода размножения женские половые клетки называются овогониями. Овогонии снова претерпевают митоз и образуют ооциты первого порядка, которые остаются на стадии профазы почти до самой овуляции. Наступает период роста. Он связан с поступлением в клетку питательных веществ. Рост такой клетки у млекопитающих может длиться десятки лет; например у человека около 30 лет. Увеличение половых клеток в размерах связано главным образом отложением желтка, который содержит большое количество жиров, углеводов и белков и поэтому является важным источником энергии и исходным материалом для синтеза цитоплазмы. Ооциты первого порядка окружены одним слоем клеток – гранулезной оболочкой - образуют так называемые фолликулы. Плод женского пола непосредственно перед рождением содержит около 2х10\6 этих фолликулов, но лишь примерно 450 из них достигают стадии ооцитов второго порядка и выходят из яичника (овуляция). Перед овуляцией ооцит первого порядка проходит первое деление мейоза, образуя гаплоидный ооцит второго порядка и первое полярное тельце. Второе деление мейоза доходит до стадии метафазы, но не продолжается дальше до тех пор, пока ооцит не сольется со сперматозоидом. При оплодотворении ооцит второго порядка совершает второе деление мейоза, образуя крупную клетку-яйцо, а также второе полярное тельце. Все полярные тельца представляют мелкие клетки, которые не играют никакой роли в оогенезе и, в конечном счете, разрушаются.