🧬
Тема 6 · НМТ з біології Нуклеїнові кислоти. АТФ
Нуклеотид, ДНК і РНК, комплементарність, правило Чаргаффа, реплікація, АТФ
🗣️ Простими словами
Найважливіші молекули клітини: ДНК зберігає спадкову інформацію (як «книга рецептів»), РНК переносить її на «виробництво», а АТФ — це «енергетична валюта», якою клітина за все розплачується.
Що таке нуклеїнові кислоти
🗣️ Простими словами
ДНК має вигляд подвійної спіралі з двох ланцюгів. Ланцюги тримаються за принципом комплементарності: А завжди навпроти Т, а Г — навпроти Ц. Тому за одним ланцюгом легко відновити другий.
Визначення
Нуклеїнові кислоти — це біополімери, мономерами яких є нуклеотиди.
Уперше виділені з ядра клітини (лат. nucleus — ядро), звідки й назва.
Розрізняють два типи: ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) та РНК (рибонуклеїнова кислота).
Їхня головна функція — зберігання, передача та реалізація спадкової інформації.
Уперше виділені з ядра клітини (лат. nucleus — ядро), звідки й назва.
Розрізняють два типи: ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) та РНК (рибонуклеїнова кислота).
Їхня головна функція — зберігання, передача та реалізація спадкової інформації.
Будова нуклеотиду
Три складники нуклеотиду
Кожен нуклеотид складається з трьох частин:
• Азотиста основа
• Пентоза (п'ятивуглецевий цукор)
• Залишок фосфатної кислоти (H₃PO₄)
Основа й цукор з'єднані, до цукру приєднаний фосфат. Нуклеотиди з'єднуються між собою фосфодіефірними зв'язками у довгий ланцюг.
• Азотиста основа
• Пентоза (п'ятивуглецевий цукор)
• Залишок фосфатної кислоти (H₃PO₄)
Основа й цукор з'єднані, до цукру приєднаний фосфат. Нуклеотиди з'єднуються між собою фосфодіефірними зв'язками у довгий ланцюг.
Азотисті основи
Поділяють на дві групи:
• Пуринові (двокільцеві): аденін (А) та гуанін (Г).
• Піримідинові (однокільцеві): цитозин (Ц), тимін (Т) і урацил (У).
Тимін (Т) є лише в ДНК, урацил (У) — лише в РНК. Аденін, гуанін і цитозин трапляються в обох.
• Пуринові (двокільцеві): аденін (А) та гуанін (Г).
• Піримідинові (однокільцеві): цитозин (Ц), тимін (Т) і урацил (У).
Тимін (Т) є лише в ДНК, урацил (У) — лише в РНК. Аденін, гуанін і цитозин трапляються в обох.
Пентоза — головна відмінність
У складі нуклеотиду може бути один із двох цукрів:
• Дезоксирибоза — у ДНК (на один атом Оксигену менше).
• Рибоза — у РНК.
Саме тип пентози дав назви кислотам: ДезоксиРибоНуклеїнова та РибоНуклеїнова.
• Дезоксирибоза — у ДНК (на один атом Оксигену менше).
• Рибоза — у РНК.
Саме тип пентози дав назви кислотам: ДезоксиРибоНуклеїнова та РибоНуклеїнова.
🧠 Як запам'ятати
Пурини = «ПУРА» велика, аж ДВА кільця (Аденін + Гуанін). Слова «пУРИН» і «Аденін, Гуанін» усі з великих літер — бо основи великі, двокільцеві.
ТиМін — у ДНК, Урацил — у РНК. Запам'ятай: «Т як ТвердиЙ ДНК», а «У як в слові рна... Урацил Утік до РНК».
ТиМін — у ДНК, Урацил — у РНК. Запам'ятай: «Т як ТвердиЙ ДНК», а «У як в слові рна... Урацил Утік до РНК».
ДНК: подвійна спіраль
Модель Вотсона і Кріка
Просторову структуру ДНК описали Джеймс Вотсон і Френсіс Крік (1953).
ДНК — це подвійна спіраль: два полінуклеотидні ланцюги, закручені один навколо одного.
Ланцюги антипаралельні (спрямовані у протилежні боки) і сполучені азотистими основами, наче «сходинки драбини».
ДНК — це подвійна спіраль: два полінуклеотидні ланцюги, закручені один навколо одного.
Ланцюги антипаралельні (спрямовані у протилежні боки) і сполучені азотистими основами, наче «сходинки драбини».
Принцип комплементарності
Основи з'єднуються суворо парами за принципом комплементарності:
• А — Т (аденін з тиміном), 2 водневі зв'язки.
• Г — Ц (гуанін з цитозином), 3 водневі зв'язки.
Пара Г–Ц міцніша (більше зв'язків). Комплементарність — це взаємна відповідність основ: навпроти пурину завжди стоїть піримідин.
• А — Т (аденін з тиміном), 2 водневі зв'язки.
• Г — Ц (гуанін з цитозином), 3 водневі зв'язки.
Пара Г–Ц міцніша (більше зв'язків). Комплементарність — це взаємна відповідність основ: навпроти пурину завжди стоїть піримідин.
Правило Чаргаффа
Ервін Чаргафф сформулював закономірність складу ДНК:
• Кількість А = Т, кількість Г = Ц.
• Отже, А + Г = Т + Ц (пуринів стільки ж, скільки піримідинів).
Приклад: якщо в молекулі 20% аденіну, то тиміну теж 20%, а на Г і Ц разом лишається 60%, тобто по 30% Г і 30% Ц.
• Кількість А = Т, кількість Г = Ц.
• Отже, А + Г = Т + Ц (пуринів стільки ж, скільки піримідинів).
Приклад: якщо в молекулі 20% аденіну, то тиміну теж 20%, а на Г і Ц разом лишається 60%, тобто по 30% Г і 30% Ц.
🧠 Як запам'ятати
«АТ — два, ГЦ — три». Пара А–Т тримається на 2 водневих зв'язках, Г–Ц — на 3. Полічи літери: у «Aden-Тимін» коротше, у «Гуанін-Цитозин» довше й міцніше.
ЧАРГАФФ = «ЧАР рівних пар»: А=Т, Г=Ц — усе попарно, як у казці про рівновагу.
ЧАРГАФФ = «ЧАР рівних пар»: А=Т, Г=Ц — усе попарно, як у казці про рівновагу.
Реплікація ДНК
Що таке реплікація
Реплікація (самоподвоєння) — процес утворення двох дочірніх молекул ДНК з однієї материнської.
Відбувається в S-періоді інтерфази перед поділом клітини.
Спіраль розкручується, ланцюги розходяться, і на кожному за принципом комплементарності добудовується новий ланцюг. Головний фермент — ДНК-полімераза.
Відбувається в S-періоді інтерфази перед поділом клітини.
Спіраль розкручується, ланцюги розходяться, і на кожному за принципом комплементарності добудовується новий ланцюг. Головний фермент — ДНК-полімераза.
Напівконсервативний принцип
Реплікація напівконсервативна: кожна нова молекула ДНК містить один старий (материнський) ланцюг і один новий.
Завдяки цьому спадкова інформація копіюється точно й передається дочірнім клітинам без спотворень.
Завдяки цьому спадкова інформація копіюється точно й передається дочірнім клітинам без спотворень.
РНК та її види
Загальні риси РНК
РНК — здебільшого одноланцюгова молекула, коротша за ДНК.
Містить рибозу та урацил (У) замість тиміну.
За функціями розрізняють три основні види: інформаційну (іРНК), транспортну (тРНК) і рибосомну (рРНК).
Містить рибозу та урацил (У) замість тиміну.
За функціями розрізняють три основні види: інформаційну (іРНК), транспортну (тРНК) і рибосомну (рРНК).
Інформаційна (іРНК / мРНК)
іРНК (матрична, мРНК) — переписує (транскрибує) інформацію про будову білка з ДНК і несе її до рибосом.
Це «робоча копія» гена. Послідовність її триплетів (кодонів) визначає порядок амінокислот у білку.
Найкоротша за «строком служби» — синтезується під конкретний білок.
Це «робоча копія» гена. Послідовність її триплетів (кодонів) визначає порядок амінокислот у білку.
Найкоротша за «строком служби» — синтезується під конкретний білок.
Транспортна (тРНК)
тРНК — найменша РНК, має форму «конюшинного листка».
Функція: переносить амінокислоти до рибосоми під час синтезу білка.
Має антикодон — триплет, що комплементарно розпізнає кодон іРНК. Для кожної амінокислоти є своя тРНК.
Функція: переносить амінокислоти до рибосоми під час синтезу білка.
Має антикодон — триплет, що комплементарно розпізнає кодон іРНК. Для кожної амінокислоти є своя тРНК.
Рибосомна (рРНК)
рРНК — найпоширеніша в клітині (до 80% усієї РНК).
Разом із білками входить до складу рибосом — місця складання білка.
Синтезується в ядерці. Забезпечує структуру рибосоми та каталізує утворення пептидних зв'язків.
Разом із білками входить до складу рибосом — місця складання білка.
Синтезується в ядерці. Забезпечує структуру рибосоми та каталізує утворення пептидних зв'язків.
🧠 Як запам'ятати
Три РНК = «ІТР»: Інформаційна, Транспортна, Рибосомна.
• іРНК — «інструкція» (несе план білка).
• тРНК — «таксі» (возить амінокислоти).
• рРНК — «робоче місце» (сама рибосома).
• іРНК — «інструкція» (несе план білка).
• тРНК — «таксі» (возить амінокислоти).
• рРНК — «робоче місце» (сама рибосома).
Порівняння ДНК і РНК
Головні відмінності
• Цукор: ДНК — дезоксирибоза, РНК — рибоза.
• Основи: ДНК — А, Т, Г, Ц; РНК — А, У, Г, Ц (тимін → урацил).
• Ланцюги: ДНК — подвійна спіраль, РНК — переважно один ланцюг.
• Розмір: ДНК велика, РНК менша.
• Функція: ДНК — зберігання інформації; РНК — передача й реалізація (синтез білка).
• Локалізація: ДНК — ядро, мітохондрії, пластиди; РНК — ядро, цитоплазма, рибосоми.
• Основи: ДНК — А, Т, Г, Ц; РНК — А, У, Г, Ц (тимін → урацил).
• Ланцюги: ДНК — подвійна спіраль, РНК — переважно один ланцюг.
• Розмір: ДНК велика, РНК менша.
• Функція: ДНК — зберігання інформації; РНК — передача й реалізація (синтез білка).
• Локалізація: ДНК — ядро, мітохондрії, пластиди; РНК — ядро, цитоплазма, рибосоми.
АТФ — універсальне джерело енергії
Будова АТФ
АТФ (аденозинтрифосфат) — це нуклеотид, що складається з:
• азотистої основи аденіну
• пентози рибози
• трьох залишків фосфатної кислоти
Аденін + рибоза = аденозин; додаємо три фосфати — отримуємо АТФ.
• азотистої основи аденіну
• пентози рибози
• трьох залишків фосфатної кислоти
Аденін + рибоза = аденозин; додаємо три фосфати — отримуємо АТФ.
Макроергічні зв'язки
Між залишками фосфатної кислоти є два макроергічні (багаті на енергію) зв'язки, які позначають знаком ~.
Під час розриву одного такого зв'язку вивільняється близько 40 кДж/моль енергії — набагато більше, ніж у звичайного зв'язку.
Під час розриву одного такого зв'язку вивільняється близько 40 кДж/моль енергії — набагато більше, ніж у звичайного зв'язку.
Перетворення АТФ ⇄ АДФ
При відщепленні одного фосфату:
АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + енергія
(АДФ — аденозиндифосфат).
Зворотний процес (запасання енергії) — фосфорилювання: АДФ + фосфат + енергія → АТФ.
АТФ утворюється переважно в мітохондріях під час клітинного дихання.
АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + енергія
(АДФ — аденозиндифосфат).
Зворотний процес (запасання енергії) — фосфорилювання: АДФ + фосфат + енергія → АТФ.
АТФ утворюється переважно в мітохондріях під час клітинного дихання.
Роль АТФ у клітині
АТФ — універсальний акумулятор і «розмінна монета» енергії клітини.
Її енергію використовують: біосинтез речовин, м'язове скорочення, активний транспорт через мембрану, проведення нервового імпульсу, поділ клітини.
Молекула недовговічна: постійно розщеплюється й знову синтезується.
Її енергію використовують: біосинтез речовин, м'язове скорочення, активний транспорт через мембрану, проведення нервового імпульсу, поділ клітини.
Молекула недовговічна: постійно розщеплюється й знову синтезується.
🧠 Як запам'ятати
АТФ = «А-Три-Фосфати». Літера Т нагадує про ТРИ фосфатні залишки.
Уяви АТФ як заряджений акумулятор: розрядився (віддав фосфат) → став АДФ; підзарядився в мітохондрії → знову АТФ. Хвилька ~ — це «блискавка» енергії.
Уяви АТФ як заряджений акумулятор: розрядився (віддав фосфат) → став АДФ; підзарядився в мітохондрії → знову АТФ. Хвилька ~ — це «блискавка» енергії.
Ключові терміни
Вивчи напам'ять
Нуклеотид — азотиста основа + пентоза + фосфат.
Комплементарність: А–Т (2 зв'язки), Г–Ц (3 зв'язки).
Правило Чаргаффа: А = Т, Г = Ц.
Реплікація — напівконсервативне самоподвоєння ДНК (S-період).
іРНК — план білка; тРНК — переносить амінокислоти (антикодон); рРНК — у рибосомі, найпоширеніша.
АТФ — аденін + рибоза + 3 фосфати; 2 макроергічні зв'язки; ~40 кДж/моль.
Комплементарність: А–Т (2 зв'язки), Г–Ц (3 зв'язки).
Правило Чаргаффа: А = Т, Г = Ц.
Реплікація — напівконсервативне самоподвоєння ДНК (S-період).
іРНК — план білка; тРНК — переносить амінокислоти (антикодон); рРНК — у рибосомі, найпоширеніша.
АТФ — аденін + рибоза + 3 фосфати; 2 макроергічні зв'язки; ~40 кДж/моль.
Часті пастки НМТ
Не переплутай
• Тимін — лише в ДНК, урацил — лише в РНК (замінює тимін).
• Пара Г–Ц має 3 зв'язки (міцніша), А–Т — 2. Часто плутають кількість.
• За Чаргаффом А = Т і Г = Ц, але А не обов'язково дорівнює Г.
• Рибоза — у РНК, дезоксирибоза — у ДНК (на 1 Оксиген менше).
• В АТФ основа — аденін (не гуанін!), а цукор — рибоза.
• Макроергічних зв'язків у АТФ два, а не три.
• Реплікація напівконсервативна: половина молекули — старий ланцюг.
• Пара Г–Ц має 3 зв'язки (міцніша), А–Т — 2. Часто плутають кількість.
• За Чаргаффом А = Т і Г = Ц, але А не обов'язково дорівнює Г.
• Рибоза — у РНК, дезоксирибоза — у ДНК (на 1 Оксиген менше).
• В АТФ основа — аденін (не гуанін!), а цукор — рибоза.
• Макроергічних зв'язків у АТФ два, а не три.
• Реплікація напівконсервативна: половина молекули — старий ланцюг.
🗣️ Простими словами
Якщо зовсім коротко: ДНК зберігає інформацію (подвійна спіраль, пари А-Т, Г-Ц), РНК її переносить, а АТФ — «валюта» енергії клітини 😉
Закріпи тему «Нуклеїнові кислоти. АТФ» на тестах 🎯
Пройди тести формату НМТ саме з цієї теми — безкоштовно, з розбором кожної помилки.