§ 7. Нуклеиновые кислоты. Строение и функции ДНК

1. Что представляет собой наследственная (генетическая) информация живых организмов?

Наследственная (генетическая) информация живых организмов представляет собой информацию о первичной структуре белков.

2. Опишите строение нуклеотида. Каким образом могут соединяться нуклеотиды в молекуле ДНК?

Каждый из нуклеотидов состоит из трех компонентов: азотистого основания, пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. Центральное положение в структуре нуклеотида занимает пентоза. Азотистое основание и остаток фосфорной кислоты присоединены к ней ковалентными связями. В состав нуклеотида может входить одно из пяти азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеотиды в составе каждой цепи соединены между собой ковалентными связями. Эти связи образуются между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и пентозой другого нуклеотида. Парные нуклеотиды противоположных цепей ДНК соединены водородными связями, причём между аденином и тимином образуется две водородных связи, а между гуанином и цитозином – три.

3. Охарактеризуйте пространственную структуру молекулы ДНК. Какие функции выполняет ДНК?

Полинуклеотидные цепи ДНК обвивают друг друга, формируя двойную спираль диаметром около 2 нм. Один виток спирали имеет длину 3,4 нм и содержит 10 пар нуклеотидов. Следовательно, линейная длина одной нуклеотидной пары составляет 0,34 нм. Чередующиеся остатки дезоксирибозы и фосфорной кислоты располагаются на периферии молекулы ДНК, а азотистые основания находятся внутри спирали.

ДНК выполняет функции хранения и реализации наследственной информации организма, ее передачи дочерним клеткам при делении и потомкам при размножении. Другими словами, ДНК представляет собой генетический материал живых организмов. 

4. Установлена последовательность нуклеотидов одной из цепей ДНК: ЦТГАГТТЦА. Определите порядок нуклеотидов комплементарной цепи.

ГАЦТЦААГТ

5. Фрагмент молекулы ДНК содержит 126 адениловых нуклеотидов (А), что составляет 18 % от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте. Какова длина данного фрагмента ДНК и сколько цитидиловых нуклеотидов (Ц) он содержит?

126 нуклеотидов составляют 18% от всех нуклеотидов данного фрагмента ДНК. Найдем общее количество нуклеотидов: 126 : 18% × 100% = 700 (или 350 пар нуклеотидов).

Один виток двойной спирали ДНК содержит 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Значит, одна пара нуклеотидов занимает участок ДНК длиной 0,34 нм. Фрагмент ДНК, который содержит 350 пар нуклеотидов, имеет длину: 350 × 0,34 нм = 119 нм.

В двухцепочечной молекуле ДНК А = Т, Г = Ц. Следовательно, А = Т = 126 нуклеотидов.

Вычислим Г + Ц: 700 – 126 – 126 = 448 нуклеотидов. Г = Ц = 448 : 2 = 224 нуклеотида.

Ответ: длина фрагмента ДНК — 119 нм, он содержит 224 цитидиловых нуклеотидов (Ц).