Нуклеиновые кислоты и АТФ

1. ДНК и РНК: строение и роль

Нуклеиновые кислоты – это биополимеры, выполняющие важнейшие функции в клетке: хранение, передача и реализация наследственной информации. К ним относятся ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).

Строение нуклеиновых кислот

Мономерами ДНК и РНК являются нуклеотиды, каждый из которых состоит из:

1. Азотистого основания (аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц) – в ДНК; в РНК вместо тимина – урацил (У)).

2. Пятиуглеродного сахара (дезоксирибоза в ДНК, рибоза в РНК).

3. Остатка фосфорной кислоты.

ДНК представляет собой двойную спираль, образованную двумя комплементарными цепями, связанными водородными связями между азотистыми основаниями (А=Т, Г≡Ц).

РНК – одноцепочечная молекула, которая бывает трех типов:

• Информационная (мРНК) – переносит генетическую информацию от ДНК к рибосомам.

• Транспортная (тРНК) – доставляет аминокислоты к месту синтеза белка.

• Рибосомальная (рРНК) – входит в состав рибосом, обеспечивая сборку белка.

Функции ДНК и РНК

2. Репликация ДНК

Репликация – это процесс удвоения молекулы ДНК перед делением клетки, обеспечивающий точную передачу генетической информации дочерним клеткам.

Этапы репликации

1. Раскручивание двойной спирали – фермент хеликаза разрывает водородные связи между цепями.

2. Действие ДНК-полимеразы – достраивание новых цепей по принципу комплементарности (А=Т, Г≡Ц).

3. Образование двух идентичных молекул ДНК – каждая новая молекула содержит одну старую и одну новую цепь (полуконсервативный механизм).

Значение репликации:

• Обеспечивает точное копирование генетического материала.

• Лежит в основе наследственности и изменчивости.

3. АТФ – энергетическая валюта клетки

Аденозинтрифосфат (АТФ) – это универсальный источник энергии для всех процессов в клетке.

Строение АТФ

Молекула АТФ состоит из:

• Аденозина (аденин + рибоза).

• Трех остатков фосфорной кислоты, соединенных макроэргическими связями (при их разрыве выделяется энергия).

Функции АТФ

• Обеспечивает энергией:

  • Синтез белков, ДНК, РНК.

  • Мышечное сокращение.

  • Активный транспорт веществ через мембрану.

• Цикл АТФ:

  • Гидролиз АТФ:

    $$\text{АТФ}\to \text{АДФ}+\text{Ф}+\text{энергия (30,6 кДж/моль)}$$

  • Ресинтез АТФ за счет энергии окисления глюкозы и других органических веществ.

Почему АТФ называют "энергетической валютой"?
Потому что она, подобно деньгам, быстро расходуется и восстанавливается, обеспечивая клетку энергией для всех процессов.

Вывод

• ДНК хранит генетическую информацию, РНК участвует в ее реализации.

• Репликация ДНК обеспечивает передачу наследственных признаков.

• АТФ – главный источник энергии для жизнедеятельности клетки.

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем отличается строение ДНК и РНК?

2. Как происходит репликация ДНК?

3. Почему АТФ называют "энергетической валютой клетки"?