Kāpēc ir nukleīna olbaltumvielu molekulas. Kas bija pirmais: nukleīnskābe vai proteīns?

1. jautājums. Kādus procesus zinātnieki pēta molekulārā līmenī?
Pētīts molekulārā līmenī kritiskie procesi organisma dzīvībai svarīgās funkcijas: tā augšana un attīstība, vielmaiņa un enerģijas pārveidošana, uzglabāšana un pārnešana iedzimta informācija, mainīgums. Elementāra vienība molekulārā līmenī ir gēns - nukleīnskābes molekulas fragments, kurā tiek fiksēts noteikts bioloģiskās informācijas apjoms kvalitatīvā un kvantitatīvā nozīmē.

2. jautājums. Kādi elementi dominē dzīvo organismu sastāvā?
Dzīvā organismā ir vairāk nekā 70-80 ķīmisko elementu, bet dominē ogleklis, skābeklis, ūdeņradis, slāpeklis un fosfors.

3. jautājums. Kāpēc olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un lipīdu molekulas tiek uzskatītas par biopolimēriem tikai šūnā?
Olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un lipīdu molekulas ir polimēri, jo tie sastāv no atkārtotiem monomēriem. Bet tikai dzīvā sistēmā (šūnā, organismā) šīs vielas izpauž savu bioloģisko būtību, kam ir vairākas specifiskas īpašības un izpildot daudzas būtiskas funkcijas. Tāpēc dzīvās sistēmās šādas vielas sauc par biopolimēriem. Ārpus dzīvās sistēmas šīs vielas zaudē savu bioloģiskās īpašībasīpašības un nav biopolimēri.

4. jautājums. Ko nozīmē biopolimēru molekulu universālums?
Neatkarīgi no sarežģītības pakāpes un šūnā veiktajām funkcijām, visiem biopolimēriem ir šādas funkcijas:
to molekulām ir maz garu zaru, bet daudz īsu;
polimēru ķēdes ir spēcīgas un spontāni nesadalās;
spēj pārnēsāt dažādas funkcionālās grupas un molekulāros fragmentus, kas nodrošina bioķīmisko funkcionālo aktivitāti, t.i., spēju veikt šūnai nepieciešamās bioķīmiskās reakcijas un transformācijas intracelulārā šķīduma vidē;
ir pietiekama elastība, lai veidotu ļoti sarežģītas telpiskas struktūras, kas nepieciešamas bioķīmisko funkciju veikšanai, t.i., proteīnu kā molekulāro mašīnu, nukleīnskābju kā programmēšanas molekulu u.c. darbībai;
S-N savienojumi Un C-C biopolimēri, neskatoties uz to spēku, ir arī elektroniskās enerģijas baterijas.
Biopolimēru galvenā īpašība ir polimēru ķēžu linearitāte, jo tikai lineāras struktūras ir viegli kodētas un “samontētas” no monomēriem. Turklāt, ja polimēra pavedienam ir elastība, tad no tā ir diezgan viegli izveidot vēlamo telpisko struktūru, un pēc šādā veidā konstruētās molekulārās mašīnas nolietošanās un pārrāvuma to var viegli izjaukt sastāvdaļās, lai iegūtu izmantojiet tos vēlreiz. Šo īpašību kombinācija ir sastopama tikai polimēros uz oglekļa bāzes. Visi biopolimēri dzīvās sistēmās spēj veikt noteiktas īpašības un veikt daudzas svarīgas funkcijas. Biopolimēru īpašības ir atkarīgas no to sastāvā esošo monomēru skaita, sastāva un izkārtojuma secības. Iespēja mainīt monomēru sastāvu un secību polimēra struktūrā ļauj pastāvēt ļoti daudzveidīgām biopolimēru iespējām neatkarīgi no organisma sugas. Visos dzīvajos organismos biopolimēri tiek veidoti pēc vienota plāna.

Amerikāņu zinātniekiem izdevās izveidot molekulu, kas varētu būt priekštecis mūsdienu molekulārajiem iedzimtās informācijas nesējiem dzīvā šūnā - nukleīnskābēm. To sauca par TNK, jo tajā ir četru ogļu cukura tetroze. Tiek pieņemts, ka evolūcijas procesā mums zināmā DNS un RNS nāca no tā.

Līdz šim zinātnieki, kas bija iesaistīti tādu notikumu rekonstrukcijā, kas uz Zemes notika pirms aptuveni četriem miljardiem gadu, nevar atbildēt uz vienu vienkāršu un tajā pašā laikā ļoti svarīgu jautājumu – kā radās dezoksiribo? nukleīnskābe, vai, vienkāršāk sakot, DNS?

Galu galā bez šīs molekulas pirmās dzīvās šūnas (vai to priekšteči) nevarēja uzglabāt informāciju par proteīnu struktūru, kas nepieciešama pašatvairošanai. Tas ir, bez DNS dzīvība vienkārši nespētu izplatīties pa mūsu planētu gan telpā, gan laikā.

Daudzi eksperimenti ir parādījuši, ka DNS pati nevar savākties neatkarīgi no tā, kādos apstākļos jūs ievietojat visas tās "rezerves daļas". Lai izveidotu šo molekulu, ir nepieciešama vairāku desmitu fermentu proteīnu aktivitāte. Un ja tā, tad evolucionistu argumentācijā uzreiz rodas apburtais loks, piemēram, vistas un olas pārākuma problēma: no kurienes varētu rasties fermenti, ja pašas DNS nav? Galu galā informācija par to struktūru tiek ierakstīta precīzi šajā sarežģītajā molekulā.

Tiesa, iekšā pēdējā laikā Daži molekulārie biologi piedāvā izeju no šī strupceļa: viņi uzskata, ka iedzimtā informācija iepriekš tika glabāta "māsas" DNS, ribonukleīnskābes vai RNS. Nu, šī molekula noteiktos apstākļos spēj paškopēties, un to apstiprina daudzi eksperimenti (par to vairāk varat lasīt rakstā “Sākumā bija... ribonukleīnskābe”).

Šķiet, ka risinājums tika atrasts - pirmkārt, ribozīmi (tā sauktās RNS molekulas ar enzīmu aktivitāti) sevi kopēja un pa ceļam mutējot “ieguva” informāciju par jaunām noderīgām olbaltumvielām. Pēc kāda laika šīs informācijas sakrājās tik daudz, ka RNS to “saprata”. vienkārša lieta- tagad tev pašam vairs nav jādara pietiekami daudz grūts darbs paškopējot. Un drīz nākamais mutāciju cikls pārvērta RNS par sarežģītāku, bet tajā pašā laikā stabilāku DNS, kas vairs netika galā ar šādām "muļķībām".

Tomēr galīga atbilde uz jautājumu par to, kā parādījās nukleīnskābes, nav atrasta. Jo joprojām nebija skaidrs, kā parādījās pati pirmā RNS ar spēju sevi kopēt. Galu galā, pat tas, kā parādīja eksperimenti, nav spējīgs pats salikt - arī tā molekula ir ļoti sarežģīta.

Tomēr daži molekulārie biologi ierosināja, ka, iespējams, tajos tālajos laikos varēja būt cita nukleīnskābe, kuras uzbūve ir vienkāršāka nekā DNS un RNS. Un tā bija viņa, kas sākumā bija molekula, kas glabāja informāciju.

Tomēr ir diezgan grūti pārbaudīt šādu pieņēmumu, jo pašlaik nav citu informācijas "glabātāju" no šo skābju grupas, izņemot DNS un RNS. Tomēr modernas metodes bioķīmija ļauj atjaunot šādu savienojumu un pēc tam eksperimentāli pārbaudīt, vai tas ir piemērots “dzīvības galvenās molekulas” lomai vai nē.

Un nesen zinātnieki no Arizonas Universitātes (ASV) ierosināja, ka DNS un RNS kopīgais priekštecis varētu būt TNA jeb tetrosonukleīnskābe. Tas atšķiras no saviem pēcnācējiem ar to, ka šīs vielas “cukura-fosfāta tilts”, kas satur kopā slāpekļa bāzes (vai nukleotīdus), satur nevis pentozi - piecu oglekļa atomu cukuru, bet četru oglekļa tetrozi. Un šāda veida cukurs ir daudz vienkāršāks nekā DNS un RNS piecu oglekļa gredzeni. Un, pats galvenais, tos var samontēt pašas – no diviem identiskiem divu oglekļa gabaliem.

Amerikāņu bioķīmiķi mēģināja izveidot vairākas īsas tetrozes molekulas un šajā procesā noskaidroja, ka tam nav nepieciešams izmantot masīvu un sarežģītu fermentatīvo aparātu - noteiktos apstākļos skābe tika savākta piesātinātā šķīdumā no “rezerves daļām”, izmantojot tikai divi fermenti.

Tas ir, tas tiešām varēja parādīties pašā dzīvības veidošanās sākumā. Un līdz brīdim, kad pirmie dzīvie organismi spēja iegūt enzīmu aparātu, kas spēj sintezēt RNS un DNS, tieši TNC bija iedzimtās informācijas glabātājs.

Bet vai šī molekula principā varētu spēlēt tik svarīgu lomu? Tagad to nav iespējams tieši pārbaudīt, jo nav olbaltumvielu, kas spēj nolasīt informāciju no TNC. Tomēr Arizonas molekulārie biologi nolēma izvēlēties citu ceļu. Viņi veica interesantu eksperimentu - viņi mēģināja savienot DNS un TNC pavedienus savā starpā. Rezultātā radās hibrīda molekula – DNS ķēdes vidū atradās 70 nukleotīdu garš TNS fragments. Interesanti, ka šī molekula spēja replikēties, tas ir, paškopēt. Un šī īpašība ir vissvarīgākā jebkuram molekulārās informācijas nesējam.

Turklāt zinātnieki ir pierādījuši, ka TNA molekula var viegli apvienoties ar proteīnu un attiecīgi iegūt fermentatīvas īpašības. Pētnieki veica virkni eksperimentu, kas pierādīja, ka TNC spēj radīt struktūru, kas specifiski saistās ar proteīna trombīnu: uz DNS ķēdes izveidojās TNC ķēde, bet pēc DNS aiziešanas tā nezaudēja savas struktūras iezīmes un turpināja. lai īpaši noturētu proteīnu.

TNK fragments bija 70 nukleotīdu garš, kas ir pietiekami, lai izveidotu unikālas "sēdvietas" fermentu proteīniem. Tas ir, kaut ko līdzīgu ribozīmam varētu iegūt arī no TNC (atgādināšu, ka tas sastāv no RNS, kas saistīta ar proteīnu).

Tātad eksperimenti ir parādījuši, ka TNK varētu būt DNS un RNS priekštecis. Pēdējais varēja veidoties nedaudz agrāk mutāciju sērijas rezultātā, kuru rezultātā tetroze tika aizstāta ar pentozi. Un tad ar dabiskās atlases palīdzību izrādījās, ka ribonukleīnskābe ir stabilāka un stabilāka nekā tās tetrozes priekštece (tetrozes patiešām ir ļoti nestabilas daudziem ķīmiskās ietekmes). Un tādējādi pēcnācējs konkurētspējīgi izspieda savu priekšteci no molekulārās informācijas nesēja nišas.

Rodas jautājums: vai TNC varēja būt kāds sencis, kas saturēja vienkāršāku cukuru nekā tetroze? Visticamāk, nē, un lūk, kāpēc. Tikai sākot ar četriem oglekļa atomiem, cukuri var veidot cikliskas struktūras, kas sastāv no trīs oglekļa ogļhidrātiem. Nu, bez tā nukleīnskābe neveidojas - tikai cikliskās cukura molekulas spēj noturēt visas pārējās šīs vielas sastāvdaļas. Tāpēc šķiet, ka TNK patiešām bija pirmais.

Jāpiebilst, ka darba autori nemaz neapgalvo, ka “tieši tā tas notika”. Stingri sakot, tie tikai pierādīja iespēju, ka pastāv ribonukleīnskābju senču forma, piemēram, TNS (kas, starp citu, ir mūsdienu pasaule V dabiskā vide nenotiek). Atklājuma vērtība slēpjas tajā, ka tika parādīts viens no iespējamajiem iedzimtās informācijas molekulāro nesēju evolūcijas ceļiem. Nu, un, visbeidzot, vecais strīds par to, kas parādījās pirmais - nukleīnskābi vai proteīnu, ir atrisināts...

Kādi elementi dominē dzīvos organismos?
Kāpēc olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un lipīdu molekulas tiek uzskatītas par biopolimēriem tikai šūnā?
Ko nozīmē vārds biopolimēru molekulu universālums?

1. Kura viela labi šķīst ūdenī? a) šķiedrvielas b) olbaltumvielas c) glikoze d) lipīdi 2. Olbaltumvielu molekulas atšķiras viena no otras

a) aminoskābju maiņas secība

b) aminoskābju skaits molekulā

c) terciārās struktūras forma

d) visas norādītās pazīmes

3. Kādā gadījumā pareizi norādīts DNS nukleotīda sastāvs?

a) riboze, fosforskābes atlikums, timīns

b) fosforskābe, uracils, dezoksiriboze

c) fosforskābes atlikums, dezoksiriboze, adenīns

d) fosforskābe, riboze, guanīns

4. Nukleīnskābju monomēri ir:

a) slāpekļa bāzes

b) riboze vai dezoksiriboze

c) dezoksiribozes un fosfātu grupas

d) nukleotīdi

5. Aminoskābes proteīna molekulā ir savienotas, izmantojot:

a) jonu saite

b) peptīdu saite

V) ūdeņraža saite

G) kovalentā saite

6. Kāda ir pārneses RNS funkcija?

a) pārnes aminoskābes uz ribosomām

b) pārsūta informāciju no DNS

c) veido ribosomas

d) visas uzskaitītās funkcijas

7. Fermenti ir biokatalizatori, kas sastāv no:

a) olbaltumvielas b) nukleotīdi c) lipīdi c) tauki

8. Polisaharīdi ietver:

a) ciete, riboze

b) glikogēns, glikoze

c) celuloze, ciete

d) ciete, saharoze

9. Ogleklis kā elements ir iekļauts:

a) olbaltumvielas un ogļhidrāti

b) ogļhidrāti un lipīdi

c) ogļhidrāti un nukleīnskābes

d) visi organiskie savienojumišūnas

10. Šūna satur DNS:

a) kodolā un mitohondrijās

b) kodolā, citoplazmā un dažādās organellās

c) kodolā, mitohondrijās un citoplazmā

d) kodolā, mitohondrijās, hloroplastos

KAS IR NULEĪNSKĀBJU MONOMETRS? IESPĒJAS (AMINOKĀBES, NUKLOTĪDS, OLBALTUMA MOLEKULA?) KAS IR IEKĻAUTS

NUKLEOTĪDU SASTĀVS

IESPĒJAS: (AMINOKĀBES, SLĀPEKĻA BĀZE, FOSFORSKĀBES ATLIKUMS, ogļhidrāti?)

Palīdziet lūdzu!

1. Zinātni, kas pēta šūnas, sauc:
A) ģenētika;
B) Atlase;
B) ekoloģija;
B) Citoloģija.
2. Šūnas organiskās vielas:
A) Ūdens, minerālvielas, tauki;
B) Ogļhidrāti, lipīdi, olbaltumvielas, nukleīnskābes;
C) Ogļhidrāti, minerālvielas, tauki;
D) Ūdens, minerālvielas, olbaltumvielas.
3. No visiem organisko vieluŠūnas lielāko daļu veido:
A) olbaltumvielas.
B) Ogļhidrāti
B) tauki
D) Ūdens.
4. Aizstājiet iezīmētos vārdus ar vienu vārdu:
A) Mazas organisko vielu molekulas šūnā veido sarežģītas molekulas.
B) Pastāvīga strukturālās sastāvdaļasšūnas veic šūnai vitāli svarīgas funkcijas.
B) Ļoti pasūtīts, daļēji šķidrs iekšējā videšūnas nodrošina visu šūnu struktūru ķīmisko mijiedarbību.
D) Galvenais fotosintētiskais pigments piešķir hloroplastiem zaļo krāsu.
5. Uzkrāšana un iepakošana ķīmiskie savienojumi būrī viņi veic:
A) mitohondriji;
B) Ribosomas;
B) Lizosomas;
D) Golgi komplekss.
6. Intracelulārās gremošanas funkcijas veic:
A) mitohondriji;
B) Ribosomas;
B) Lizosomas;
D) Golgi komplekss.
7. Tiek veikta polimēra proteīna molekulas “montāža”:
A) mitohondriji;
B) Ribosomas;
B) Lizosomas;
D) Golgi komplekss.
8. Kopums ķīmiskās reakcijas kā rezultātā notiek organisko vielu sadalīšanās un enerģijas izdalīšanās tiek saukta:
A) katabolisms;
B) anabolisms;
B) Metabolisms;
D) asimilācija
9. "Krāpšanās" ģenētiskā informācija no DNS molekulas, izveidojot mRNS, sauc:
A) apraide;
B) transkripcija;
B) Biosintēze;
D) Glikolīze.
10. Organisko vielu veidošanās process gaismā hloroplastos, izmantojot ūdeni un oglekļa dioksīds tiek saukti:
A) Fotosintēze;
B) transkripcija;
B) Biosintēze;
D) Glikolīze.
11. Organisko vielu enzīmu un bezskābekļa sadalīšanās procesu sauc:
A) Fotosintēze;
B) transkripcija;
B) Biosintēze;
D) Glikolīze.
12. Nosauciet galvenos šūnu teorijas nosacījumus.

1. jautājums. Kādus procesus zinātnieki pēta molekulārā līmenī?

Molekulārā līmenī tiek pētīti svarīgākie organisma dzīvības procesi: tā augšana un attīstība, vielmaiņa un enerģijas pārvēršana, iedzimtas informācijas uzglabāšana un pārraide, mainīgums.

2. jautājums. Kādi elementi dominē dzīvo organismu sastāvā?

Dzīvs organisms satur vairāk nekā 70-80 ķīmisko elementu, bet dominē ogleklis, skābeklis, ūdeņradis un slāpeklis.

3. jautājums. Kāpēc olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un lipīdu molekulas tiek uzskatītas par biopolimēriem tikai šūnā?

Olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un lipīdu molekulas ir polimēri, jo tie sastāv no atkārtotiem monomēriem. Bet tikai dzīvā sistēmā (šūnā, organismā) šīs vielas izpauž savu bioloģisko būtību, kurām piemīt vairākas specifiskas īpašības un tās veic daudzas svarīgas funkcijas. Tāpēc dzīvās sistēmās šādas vielas sauc par biopolimēriem. Ārpus dzīvās sistēmas šīs vielas zaudē savas bioloģiskās īpašības un nav biopolimēri.

4. jautājums. Ko nozīmē biopolimēru molekulu universālums?

Biopolimēru īpašības ir atkarīgas no to sastāvā esošo monomēru skaita, sastāva un izkārtojuma secības. Iespēja mainīt monomēru sastāvu un secību polimēra struktūrā ļauj pastāvēt ļoti daudzveidīgām biopolimēru iespējām neatkarīgi no organisma sugas. Visos dzīvajos organismos biopolimēri tiek veidoti pēc vienota plāna.

1.1. Molekulārais līmenis: vispārīgās īpašības

4,4 (87,5%) 8 balsis

Meklēts šajā lapā:

• kādus procesus zinātnieki pēta molekulārā līmenī?
• ko nozīmē biopolimēru molekulu universālums
• kādi elementi dominē dzīvos organismos
• kāpēc olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un lipīdu molekulas tiek uzskatītas par biopolimēriem tikai šūnā
• kāpēc molekulas olbaltumvielas nukleīnskābes ogļhidrāti un lipīdi