ДНК и РНК — полимеры, которые состоят из мономеров — нуклеотидов:
ДНК — нуклеотиды Тимин (Т), Аденин (А), Гуанин (Г), Цитозин(Ц).
РНК — нуклеотиды Урацил(У), Аденин (А), Гуанин (Г), Цитозин(Ц).
То есть первое отличие ДНК от РНК — в РНК Тимин заменяется на Урацил.
Нуклеотиды соединяются друг с другом в цепь, ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей, а РНК — из одной (вот и второе отличие).
Когда строится двуцепочечная молекула ДНК или РНК на базе ДНК, то какой нуклеотид будет соответствовать какому?
— Аденин соответствует Тимину (в РНК нет Тимина, поэтому Аденину соответствует Урацил)
— Гуанин соответствует Цитозину
(наоборот аналогично)
Это правило называется Принципом комплиментарности.
Нуклеотиды делятся на:
Пуриновые — Аденин и Гуанин.
Пиримидиновые — Цитозин, Тимин (ДНК), Урацил (РНК).
Пуриновые основания состоят из двух «кружочков», а пиримидиновые из одного
Как запомнить? По принципу парадокса — пуриновые — маленькое слово, но целых два кружочка! Пиримидиновые — длинное слово, а кружочек всего один!
Еще я придумала историю:
— Пуриновые — Гуляем(Гуанин) в Аду(Аденин) — Ходим по знаку бесконечности (два кружка) — Одеты в ПУРпурную мантию (ПУР — пурин)
— Пиримидиновые — Тимоша(Тимин) Украл(Урацил) Цветы(Цитозин) — с клумбы (клумба — это просто кружок) — И идет на ПИР (ПИР — пиримидин)
Из чего состоит каждый нуклеотид?
Каждый нуклеотид, в свою очередь, состоит из:
- Остатка фосфорной кислоты
- Рибозы или дезоксирибозы— 5 углеродного сахара (глюкоза — 6 углеродный сахар)
- Азотистого основания — то самое, что отличает разные нуклеотиды друг от друга (пуриновые и пиримидиновые)
Как будет выглядеть нуклеотид на рисунке?
— Посередине пятиугольник с кислородом сверху — это пятиуглеродный сахар рибоза(для РНК) или дезоксирибоза (для ДНК), каждый угол — атом С (углерод). У каждого атома С есть свой номер, считаются они по часовой стрелке и к каждому номеру добавляется штрих — это указывает на то, что углерод принадлежит именно сахару — 1', 2', 3', 4', 5'
— Сбоку от него Р (фосфор) с О (кислородами) по бокам — это фосфатная группа, остаток фосфорной кислоты.
— С другого бока от сахара — азотистое основание, выглядит как 1 (для пиримидиновых) или 2 (для пуриновых) многоугольника с атомами N (азот) по углам.
Не учите досконально строение нуклеотида, обращайте внимание на основные паттерны, которые помогут вам узнать его на рисунке!
Иногда попадаются более простые общие схемы:
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота. Сложно произнести? Разобьём на кусочки и разберем смысл каждого:
- дез — без
- окси — кислород (дезокси — без кислорода)
- рибо — сокращение от сахара рибоза
- нуклеиновая — в состав входят нуклеотиды
РНК — рибокулеиновая кислота. Как ДНК, но без Д — дезокси, то есть в отличии от ДНК с кислородом.
Давайте разберемся, чем отличаются рибоза и дезоксирибоза — у рибозы у второго атома углерода есть ОН (произносится оаш, не он)) группа, а у дезоксирибозы — нет. То есть да, ей не хватает одного кислорода.
Резюмируем — как понять какой нуклеотид на картинке — ДНК или РНК?
1) Есть ли ОН группа у второго атома углерода?
да — РНК
нет — ДНК (дезокси — без кислорода)
2) Какое азотистое основание дано?
Гуанин, Цитозин, Аденин — ничего нельзя сказать
Тимин — ДНК
Урацил — РНК
Что такое нуклеозид?
Нуклеотид — остаток фосфорной к-ты + рибоза/дезоксирибоза + азотистое основание
Нуклеозид — рибоза/дезоксирибоза + азотистое основание.
То есть нуклеозид — это нуклеотид без остатка фосфорной к-ты.
Штрих-концы — как нуклеотиды соединяются в одну цепь?
Чтобы разобраться, как решать задачи на матричные процессы, нужно понять, что такое штрих-концы и как нуклеотиды соединятся друг с другом в цепь.
Как я уже писала, в молекуле рибозы/дезоксирибозы каждый атом углерода имеет свой номер со штрихом. Обратите внимания, сами атомы С обычно не рисуют, но предполагается, что каждый угол рибозы — это С.
Нас особенно интересуют атомы 3' и 5' — точнее группы у этих атомов.
5' — фосфатная группа(тот самый остаток фосфорной к-ты)
3' — ОН (оаш) группа
Два нуклеотида соединяются в цепь друг с другом через 3' и 5' группы. То есть остаток фосфорной к-ты одного нуклеотида соединяются с ОН-группой другого — это называется фосфодиэфирная связь.
Вспомним вот эту простейшую схему из начала статьи, где каждый нуклеотид нарисован схематически лишь как цветной кубик — теперь мы знаем, что черточки-связи между этими кубиками — фосфодиэфирные — это соединения фосфатной группы(5') Аденина с ОН-группой(3') Гуанина, фосфатной группы(5') Гуанина с ОН-группой(3') Цитозина и так далее.
Получается, что один конец цепи всегда 3', а другой всегда 5' — причем в задачах мы можем записать цепь наоборот — и тогда концы поменяются местами, например:
3'-АГЦАТЦ-5' → 5'-ЦТАЦГА- 3' (это одно и то же, просто по-разному развернули)
Две цепи ДНК соединяются друг с другом антипараллельно — там где 3'- конец одной цепи, будет 5'- конец другой цепи (и наоборот). Аналогичное правило действует когда на базе ДНК строится цепь РНК.
Как нуклеотиды разных цепей соединяются друг с другом?
ДНК — двуцепочечная молекула, но как две цепи удерживаются вместе?
С помощью водородных связей между азотистыми основаниями.
Еще раз:
1) Нуклеотиды соединяются в одну цепь с помощью фосфодиэфирных связей (остаток фосфорной к-ты у 5'-конца и ОН-группа у3'-конца)
2) Две цепи соединяются вместе с помощью водородных связей между азотистыми основаниями — пуриновые (гуанин и цитозин) с пиримидиновыми (аденин, тимин)
Между аденином и тимином образуется двойная связь, а между цитозином и гуанином — тройная.
Обратите внимание, что для того чтобы соблюсти правило антипараллельности, одна из цепей переворачивается вверх ногами.
Итоги, отличия ДНК от РНК:
1) В РНК Тимин заменяется на Урацил
2) ДНК — двуцепочечная спираль, РНК- одноцепочечная
3) ДНК — содержит сахар дезоксирибозу, РНК — рибозу
4) ДНК — хранение и передача наследственной информации, РНК — реализация, синтез белка
5) ДНК — в ядре, митохондриях и хлоропластах, РНК — в цитоплазме и рибосомах
Поздравляю, ты закончил читать большую и сложную статью! Сейчас закрой ее и постарайся по памяти нарисовать ДНК и РНК, строение нуклеотида, укажи где какие связи. Объясни, чем отличаются ДНК и РНК, какие бывают виды РНК и для чего они используются.