БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 7. ДНК: строение и функции

ДНК представляет собой полимер из нуклеотидов. Каждый её нуклеотид включает дезоксирибозу, фосфатную группу и одно из четырёх азотистых оснований.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
07
Главный вопрос

Как устройство двойной спирали позволяет хранить информацию и копировать её?

Биологическая лаборатория

Соберите комплементарную цепь

Изменяйте параметры и наблюдайте модель. Пояснение раскрывает механизм каждого результата — правильный ответ заранее знать не нужно.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Нуклеотид как звено

ДНК представляет собой полимер из нуклеотидов. Каждый её нуклеотид включает дезоксирибозу, фосфатную группу и одно из четырёх азотистых оснований. Последовательность оснований несёт информацию, тогда как сахарофосфатный остов соединяет звенья в цепь. Аденин и гуанин относятся к пуринам, тимин и цитозин — к пиримидинам. Замена одного основания может изменить смысл участка, но последствия зависят от его расположения и функции.

Выделяем главное

Нуклеотид ДНК
Мономер из дезоксирибозы, фосфатной группы и азотистого основания
Азотистое основание
Компонент нуклеотида, определяющий его принадлежность к одному из четырёх типов
Сахарофосфатный остов
Последовательность сахаров и фосфатных групп, соединяющая нуклеотиды цепи
Выделяем главное
02

Две цепи и правило спаривания

В обычной двойной спирали ДНК две цепи комплементарны и антипараллельны. Аденин спаривается с тимином, а гуанин — с цитозином.

Между комплементарными основаниями действуют водородные связи, а устойчивость спирали поддерживают также взаимодействия соседних оснований. Направления цепей противоположны, поэтому при записи обязательно учитывать концы 5′ и 3′. Зная последовательность одной цепи, можно восстановить соответствующую последовательность другой.

Антипараллельная запись

Вертикально соответствуют комплементарные основания. Между А и Т — две водородные связи, между Г и Ц — три. Направления цепей противоположны.

Комплементарность
Соответствие оснований, обеспечивающее избирательное спаривание А с Т и Г с Ц в ДНК
Антипараллельность
Противоположное направление двух цепей двойной спирали
Двойная спираль
Пространственная структура двух взаимно закрученных цепей ДНК
От схемы — к объяснению

Модель двойной спирали ДНК

Zephyris · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

Расположение ядра в клетке

Kelvinsong · CC0
Wikimedia Commons · источник

Хромосомы: упаковка наследственного материала

SadiesBurrow · CC BY-SA 4.0
Wikimedia Commons · источник

03

Что и где хранится

Генетическая информация записана в последовательности нуклеотидов. Не каждый участок ДНК кодирует белок: существуют гены функциональных РНК и регуляторные области. У эукариот основная часть ДНК находится в ядре, но собственная ДНК есть также у митохондрий и пластид. У прокариот генетический материал располагается без оформленного ядра. Поэтому выражение «вся ДНК клетки находится в ядре» неверно даже для многих эукариотических клеток.

Структура и её функция

Ген
Участок наследственного материала, связанный с образованием функционального продукта — РНК или белка
Геном
Совокупность наследственного материала организма или клетки
Регуляторный участок
Последовательность ДНК, участвующая в управлении использованием генетической информации
Структура и её функция
04

Копирование и количественные выводы

Читаем условие расчёта ДНК
ЧИТАЕМ БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЗАПИСЬКак читать сведения
Дано
А = 20% в целой двойной молекуле
Комплементарность
Т = 20%
Остаток
Г + Ц = 60%
Равные доли
Г = 30%, Ц = 30%

Комплементарность лежит в основе точного копирования ДНК. Каждая исходная цепь может служить матрицей для построения новой.

В целой двуцепочечной молекуле количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — цитозина. Для отдельно взятой цепи это равенство не обязательно. Расчёты длины требуют различать число нуклеотидов в обеих цепях и число пар: на одну пару приходится примерно 0,34 нанометра длины обычной В-ДНК.

Матрица
Структура, задающая порядок сборки комплементарной цепи
Правило Чаргаффа
Равенство количества А и Т, Г и Ц в обычной двуцепочечной ДНК
Пара оснований
Два комплементарных основания противоположных цепей ДНК
От схемы — к объяснению
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

В двуцепочечной ДНК аденин составляет 20 процентов оснований. Каковы доли остальных?

Сверить рассуждение

Тимина также 20 процентов. На гуанин и цитозин остаётся 60 процентов, поэтому каждого по 30 процентов при соблюдении комплементарного спаривания.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

ДНК представляет собой полимер из нуклеотидов. Каждый её нуклеотид включает дезоксирибозу, фосфатную группу и одно из четырёх азотистых оснований.

02

В обычной двойной спирали ДНК две цепи комплементарны и антипараллельны. Аденин спаривается с тимином, а гуанин — с цитозином.

03

Генетическая информация записана в последовательности нуклеотидов. Не каждый участок ДНК кодирует белок: существуют гены функциональных РНК и регуляторные области.

04

Комплементарность лежит в основе точного копирования ДНК. Каждая исходная цепь может служить матрицей для построения новой.

05

Информация ДНК заключена в последовательности оснований. Комплементарность позволяет восстановить вторую цепь и копировать молекулу.

06

Расчёт зависит от того, рассматривают одну цепь или всю молекулу. Направление записи тоже является частью условия.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Мономер из дезоксирибозы, фосфатной группы и азотистого основания»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Компонент нуклеотида, определяющий его принадлежность к одному из четырёх типов»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Соответствие оснований, обеспечивающее избирательное спаривание А с Т и Г с Ц в ДНК»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Противоположное направление двух цепей двойной спирали»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Участок наследственного материала, связанный с образованием функционального продукта — РНК или белка»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Совокупность наследственного материала организма или клетки»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Структура, задающая порядок сборки комплементарной цепи»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Равенство количества А и Т, Г и Ц в обычной двуцепочечной ДНК»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Последовательность сахаров и фосфатных групп, соединяющая нуклеотиды цепи»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Последовательность ДНК, участвующая в управлении использованием генетической информации»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 7 «ДНК: строение и функции», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…