Чому сталість утримання днк. Чому при однаковості ДНК клітини розвиваються по-різному. Доказ генетичної ролі ДНК

Типи нуклеїнових кислот.У клітинах є два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК). Ці біополімери складаються з мономерів, які називаються нуклеотидами. Мономери-нуклеотиди ДНК та РНК подібні в основних рисах будови. Кожен нуклеотид складається із трьох компонентів, з'єднаних міцними хімічними зв'язками.

Кожен із нуклеотидів, що входять до складу РНК, містить п'ятивуглецевий цукор - рибозу; одна з чотирьох органічних сполук, які називають азотистими основами, - аденін, гуанін, цитозин, урацил (А, Г, Ц, У); залишок фосфорної кислоти.

Нуклеотиди, що входять до складу ДНК, містять п'ятивуглецевий цукор - дезоксирибозу, одна з чотирьох азотистих основ: аденін, гуанін, цитозин, тимін (А, Г, Ц, Т); залишок фосфорної кислоти.

У складі нуклеотидів до молекули рибози (або дезоксирибози) з одного боку приєднано азотисту основу, а з іншого - залишок фосфорної кислоти. Нуклеотиди з'єднуються між собою у довгі ланцюги. Остів такого ланцюга утворюють регулярно чергуються залишки цукру і фосфорної кислоти, а бічні групи цього ланцюга - чотири типи азотистих підстав, що нерегулярно чергуються.

Мал. 7. Схема будови ДНК. Багатокрапкою позначені водневі зв'язки

Молекула ДНК є структурою, що складається з двох ниток, які по всій довжині з'єднані один з одним водневими зв'язками (рис. 7). Таку структуру, властиву лише молекулам ДНК, називають подвійною спіраллю. Особливістю структури ДНК є те, що проти азотистої основи А в одному ланцюгу лежить азотна основа Т в іншому ланцюгу, а проти азотистої основи Г завжди розташована азотиста основа Ц. Схематично сказане можна виразити наступним чином:

А (аденін) - Т (тимін)
Т (тимін) - А (аденін)
Г (гуанін) - Ц (цитозин)
Ц (цитозин) - Г (гуанін)

Ці пари основ називають комплементарними основами (що доповнюють одна одну). Нитки ДНК, у яких основи розташовані комплементарно одна одній, називають комплементарними нитками. На малюнку 8 наведено дві нитки ДНК, які з'єднані комплементарними ділянками.

Мал. 8. Ділянка двоспіральної молекули ДНК

Модель будови молекули ДНК запропонували Дж. Вотсон та Ф. Крик у 1953 р. Вона повністю підтверджена експериментально і відіграла виключно важливу роль у розвитку молекулярної біології та генетики.

Порядок розташування нуклеотидів у молекулах ДНК визначає порядок розташування амінокислот у лінійних молекулах білків, тобто їхню первинну структуру. Набір білків (ферментів, гормонів та ін) визначає властивості клітини та організму. Молекули ДНК зберігають відомості про ці властивості і передають їх поколінням нащадків, тобто носіями спадкової інформації. Молекули ДНК переважно знаходяться в ядрах клітин і в невеликій кількості в мітохондріях та хлоропластах.

Основні види РНК.Спадкова інформація, що зберігається у молекулах ДНК, реалізується через молекули білків. Інформація про будову білка передається до цитоплазми спеціальними молекулами РНК, які називаються інформаційними (іРНК). Інформаційна РНК переноситься до цитоплазми, де за допомогою спеціальних органоїдів - рибосом йде синтез білка. Саме інформаційна РНК, яка будується комплементарно однією з ниток ДНК, визначає порядок розташування амінокислот у білкових молекулах. У синтезі білка бере участь і інший вид РНК – транспортна (тРНК), яка підносить амінокислоти до місця утворення білкових молекул – рибосом, своєрідних фабрик з виробництва білків.

До складу рибосом входить третій вид РНК, так звана рибосомна (рРНК), яка визначає структуру та функціонування рибосом.

Кожна молекула РНК на відміну молекули ДНК представлена однією ниткою; замість дезоксирибози вона містить рибозу і замість тиміну – урацил.

Отже, нуклеїнові кислоти виконують у клітині найважливіші біологічні функції. У ДНК зберігається спадкова інформація про всі властивості клітини та організму загалом. Різні видиРНК беруть участь у реалізації спадкової інформації через синтез білка.

Розгляньте рисунок 7 і скажіть, у чому особливість будови молекули ДНК. Які компоненти входять до складу нуклеотидів?
Чому сталість вмісту ДНК у різних клітинах організму вважається доказом того, що ДНК є генетичним матеріалом?
Використовуючи таблицю, дайте порівняльну характеристикуДНК та РНК.

Фрагмент одного ланцюга ДНК має наступний склад: -А-А-А-Т-Т-Ц-Ц-Г-Г-. Добудуйте другий ланцюг.
У молекулі ДНК тимінів налічується 20% від загальної кількостіазотистих основ. Визначте кількість азотистих основ аденіну, гуаніну та цитозину.
У чому подібність і різницю між білками і нуклеїновими кислотами?

Повна назва освітньої установи: Департамент загальної освіти Томської області Філія обласної державної освітньої установи «Томський державний педагогічний коледж» у м. Колпашеве

Курс:Біологія

Розділ:Загальна біологія

Тема:Біополімери. Нуклеїнові кислоти, АТФ та інші органічні сполуки.

Мета заняття:продовжити вивчення біополімерів, сприяти формуванню прийомів логічної діяльності, пізнавальних здібностей.

Завдання уроку:

Освітні:познайомити студентів з поняттями нуклеїнові кислоти, сприяти осмисленню та засвоєнню матеріалу.

Розвиваючі:розвивати когнітивні якості студентів (уміння бачити проблему, уміння ставити запитання).

Виховні:формувати позитивну мотивацію до вивчення біології, прагнення отримати кінцевий результат, уміння приймати рішення та робити висновки.

Час реалізації: 90 хв.

Обладнання:

· Роздатковий дидактичний матеріал (список кодування амінокислот);

План:

1. Типи нуклеїнових кислот.

2. Будова ДНК.

3. Основні види РНК.

4. Транскрипція.

5. АТФ та інші органічні сполуки клітини.

Хід заняття:

I. Організаційний момент.
Перевірка готовності до заняття.

ІІ. Повторення.

Усне опитування:

1. Охарактеризуйте функції жирів у клітині.

2. У чому відмінність біополімерів білків від біополімерів вуглеводів? У чому їхня схожість?

Тестування(3 варіанти)

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Типи нуклеїнових кислот. Назва нуклеїнових кислот походить від латинського слова «нуклеос», тобто ядро: вони вперше були виявлені в клітинних ядрах. У клітинах є два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК). Ці біополімери складаються з мономерів, які називаються нуклеотидами. Мономери-нуклеотиди ДНК та РНК подібні в основних рисах будови та відіграють центральну роль у зберіганні та передачі спадкової інформації. Кожен нуклеотид складається із трьох компонентів, з'єднаних міцними хімічними зв'язками. Кожен із нуклеотидів, що входять до складу РНК, містить тривуглецевий цукор - рибозу; одна з чотирьох органічних сполук, які називають азотистими основами, - аденін, гуанін, цитозин, урацил (А, Г, Ц, У); залишок фосфорної кислоти.

2. Будова ДНК . Нуклеотиди, що входять до складу ДНК, містять п'ятивуглецевий цукор – дезоксирибозу; одна з чотирьох азотистих основ: аденін, гуанін, цитозин, тимін (А, Г, Ц, Т); залишок фосфорної кислоти.

У складі нуклеотидів до молекули рибози (або дезоксирибози однієї сторони приєднано азотисту основу, а з іншого - залишок фосфорної кислоти. Нуклеотиди з'єднуються між собою в довгі ланцюги. Остів такого ланцюга утворюють залишки цукру, що регулярно чергуються, і фосфорної кислоти, а бічні групи цього ланцюга - чотири типу нерегулярно чергуються азотисті основи.

Молекула ДНК є структурою, що складається з двох ниток, які по всій довжині з'єднані один з одним водневими зв'язками. Таку структуру, властиву лише молекулам ДНК, називають подвійною спіраллю. Особливістю структури ДНК є те, що проти азотистої основи А в одній лежить азотна основа Т в іншому ланцюгу, а проти азотистої основи Г завжди розташована азотна основа Ц.

Схематично сказане можна виразити так:

А (аденін) - Т (тимін)

Т (тимін) - А (аденін)

Г (гуанін) - Ц (цитозин)

Ц (цитозин) - Г (гуанін)

3. Основні види РНК. Спадкова інформація, що зберігається у молекулах ДНК, реалізується через молекули білків. Інформація про будову білка передається до цитоплазми спеціальними молекулами РНК, які називаються інформаційними (і-РНК). Інформаційна РНК переноситься до цитоплазми, де за допомогою спеціальних органоїдів – рибосом йде синтез білка. Саме інформаційна РНК, яка будується комплементарно однією з ниток ДНК, визначає порядок розташування амінокислот у білкових молекулах.

У синтезі білка бере участь і інший вид РНК – транспортна (т-РНК), яка підносить амінокислоти до місця утворення білкових молекул – рибосом, своєрідних фабрик з виробництва білків.

До складу рибосом входить третій вид РНК, так звана рибосомна (р-РНК), яка визначає структуру та функціонування рибосом.

Отже,нуклеїнові кислоти виконують у клітині найважливіші біологічні функції. У ДНК зберігається спадкова інформація про всі властивості клітини та організму загалом. Різні види РНК беруть участь у реалізації спадкової інформації через синтез білка.

4. Транскрипція.

Процес утворення і-РНК називається транскрипцією (від латів. «Транскрипціо» - переписування). Транскрипція відбувається у ядрі клітини. ДНК → іРНК за участю ферменту полімерази. т-РНК виконує функцію перекладача з "мови" нуклеотидів на "мову" амінокислот, т-РНК отримує команду від і-РНК - антикодон дізнається кодон і несе амінокислоту.

Кінцевих продуктів біосинтезу відносяться амінокислоти, з яких у клітинах синтезуються білки; нуклеотиди - мономери, з яких синтезуються нуклеїнові кислоти (РНК і ДНК); глюкоза, яка є мономером для синтезу глікогену, крохмалю, целюлози.

Шлях до синтезу кожного з кінцевих продуктів лежить через низку проміжних сполук. Багато речовин піддаються в клітинах ферментативного розщеплення, розпаду.

Кінцевими продуктами біосинтезу є речовини, що відіграють важливу роль у регуляції фізіологічних процесів та розвитку організму. До них належать багато гормонів тварин. Гормони тривоги або стресу (наприклад, адреналін) в умовах напруги посилюють вихід глюкози в кров, що, зрештою, призводить до збільшення синтезу АТФ та активного використання енергії, запасеної організмом.

Аденозинфосфорні кислоти.Особливо важливу роль у біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднано ще два залишки фосфорної кислоти. Таку речовину називають аденозинтрифосфорною кислотою (АТФ). Молекула АТФявляє собою нуклеотид, утворений азотистою основою аденіном, п'ятивуглецевим цукром рибозою та трьома залишками фосфорної кислоти. Фосфатні групи у молекулі АТФ з'єднані між собою високоенергетичними (макроергічними) зв'язками.

АТФ- Універсальний біологічний акумулятор енергії. Світлова енергія Сонця та енергія, укладена у споживаній їжі, запасаються в молекулах АТФ.

Середня тривалість життя 1 молекули АТФв організмі людини менше хвилини, тому вона розщеплюється та відновлюється 2400 разів на добу.

У хімічних зв'язках між залишками фосфорної кислоти молекули АТФ запасено енергію (Е), яка звільняється при відщепленні фосфату:

АТФ = АДФ + Ф + Е

У цій реакції утворюється аденозиндифосфорна кислота (АДФ) та фосфорна кислота (фосфат, Ф).

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + енергія (40 кДж/моль)

АТФ + H2O → АМФ + H4P2O7 + енергія (40 кДж/моль)

АДФ + H3PO4 + енергія (60 кДж/моль) → АТФ + H2O

Енергію АТФ всі клітини використовують для процесів біосинтезу, руху, виробництва тепла, передачі нервових імпульсів, свічень (наприклад, у люмінесцентних бактерій), тобто для всіх процесів життєдіяльності.

IV. Підсумок заняття.

1. Спосіб вивченого матеріалу.

Запитання до студентів:

1. Які компоненти входять до складу нуклеотидів?

2. Чому сталість вмісту ДНК у різних клітинах організму вважається доказом того, що ДНК є генетичним матеріалом?

3. Дайте порівняльну характеристику ДНК та РНК.

4. Розв'яжіть завдання:

Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т добудуйте другий ланцюг.

Відповідь: ДНКГ-Г-Г - А-Т-А-Ц-А-Г-А-Т

Ц-Ц-Ц-Т-А-Т-Т-Г-Т-Ц-Т-А

(за принципом комплементарності)

2) Вкажіть послідовність нуклеотидів у молекулі іРНК, побудованої на цій ділянці ланцюга ДНК.

Відповідь:і-РНКГ-Г-Г-А-У-А-А-Ц-А-Г-Ц-У

3) Фрагмент одного ланцюга ДНК має наступний склад:

А-А-А-Т-Т-Ц-Ц-Г-Г-. добудуйте другий ланцюг.

Ц-Т-А-Т-А-Г-Ц-Т-Г-.

5. Вирішіть тест:

4) Який із нуклеотидів не входить до складу ДНК?

б) урацил;

в) гуанін;

г) цитозин;

д) аденін.

Відповідь:б

5) Якщо нуклеотидний склад ДНК

АТТ-ГЦГ-ТАТ - яким має бути нуклеотидний склад і-РНК?

а) ТОВ-ЦГЦ-УТА;

б) ТОВ-ГЦГ-УТУ;

в) УАА-ЦГЦ-АУА;

г) УАА-ЦГЦ-АТА.

Відповідь:в

6) Антикодон т-РНК УУЦ відповідає коду ДНК?

Відповідь:б

7) У реакцію з амінокислотами вступає:

Відповідь:а

6. У чому подібність та відмінність між білками та нуклеїновими кислотами?

7. Яке значення АТФ у клітині?

8. Що є кінцевими продуктами біосинтезу у клітині? Яке їхнє біологічне значення?

9. Рефлексія:

Що було важко запам'ятати на занятті?

Що нового дізнався на занятті?

Що викликало інтерес на занятті?

VI. Домашнє завдання.

Вирішити завдання:

АТФ – постійне джерело енергії для клітини. Його роль можна порівняти з роллю акумулятора. Поясніть, у чому ця схожість?

Список використаної літератури та Інтернет-ресурсів:

1. Біологія. Загальна біологія. 10-11 класи / , - М.: Просвітництво, 2010. - с.22

2. Біологія. Великий енциклопедичний словник/гол. ред. . - 3-тє вид. - М.: Велика Російська енциклопедія, 1998. - С.863

3. Біологія. 10-11класи: організація контролю під час уроків. Контрольно-вимірювальні матеріали/уклад. - Волгоград: Вчитель, 2010. - С.25

4. Енциклопедія для дітей. Т. 2. Біологія / укл. . - 3-тє вид. перероб. та дод. - М.: Авнта +, 1996. - мул: с. 704

5. Модель АТФ - http:///news/2009/03/06/protein/

6. Модель ДНК - http:///2011/07/01/dna-model/

7. Нуклеїнові кислоти – http:///0912/0912772_ACFDA_stroenie_nukleinovyh_kislot_atf. pptx

«Х і м і ч е с к і й с о с т а в к л і т к і»

Рівень А

Завдання №1

Зіставте деякі факти з історії вивчення клітини.

1) 1665 А) Описані хромосоми.

2) 1831год Б) Відкриття клітинної теорії.

3) 1839 В) Відкриття клітини.

4) 1838-1839 рік Г) Відкриття процесу розподілу клітини.

5) 1827 Д) Відкриття ядра в клітині.

6) 1858 Е) Відкриття в ядрі ДНК

7) 1868-1888 рік Ж) Відкриття цитоплазми у клітині.

8) 1870 З) Відкриття яйцеклітини ссавців.

9) 1590 І) Винахід мікроскопа.

Завдання №2

Розв'яжіть завдання.

Яка хімічна відмінність між мононуклеотидом і полінуклеотидом; нуклеотидом та нуклеозидом; піримідином та пурином; рибозою та дезоксирибозою?

Вкажіть риси подібності та відмінності між ДНК та РНК.

У які періоди життя і чому молекули ДНК можуть бути спіралізовані і деспіралізовані?

Який біологічний сенс того, що первинну структуру подвійної спіралі ДНК підтримують цукрофосфатні ковалентні зв'язки, а вторинну – водневі зв'язки?

Чому азоту в клітині - найбільша кількістьв порівнянні з іншими хімічними речовинами?

До складу яких сполук входить фосфор?

До складу яких сполук входить вуглець?

Чому людина за нестачі кухонної солі гине?

Чи значення буферних систем?

Іони калію. Значення?

Чому людина гине при нестачі іонів кальцію?

В склад яких систем входить іони міді?

В склад якої сполуки входить залізо?

Людина значно посилився карієс. Яких іонів не вистачає?

Чому до раціону льотчиків і полярників обов'язково входить шоколад?

Що засвоюється клітиною швидше – вуглеводи чи білки?

До якого класу сполук належить АТФ?

Яке захворювання характеризується збільшенням у крові глюкози?

Людина скаржиться на слабкість, рясне потовиділення, зниження діяльності нервової системи. З чим це пов'язано?

Як називається мономер, з якого будуються нуклеїнові кислоти?

Яке значення для клітини має аміак?

Для чого необхідно, щоб цукрофосфатні містки були зчеплені ковалентними зв'язками, а поперечні містки між двома ланцюгами скріплені водневими зв'язками.

Чому після білкової їжі ситість зберігатиметься довго, а після вуглецю немає?

Що таке інтерферон? Яка його функція?

Чому має бути рівно співвідношення А+Т/Г+Ц?

У якому разі можлива репарація ДНК? Коли зруйновано:

1) первинна

2) вторинна

3) третинна

Чому саме АТФ є джерелом енергії?

Завдання №3

Виберіть із переліку основні положення клітинної теорії.

1.Клетка - найдрібніша одиниця живого організму.

2.Клітки діляться на прокаріоти та еукаріоти.

3. Клітини всіх організмів подібні за будовою та хімічним складом.

4.Клітини бувають соматичні та статеві.

5.Подібність будови клітин є доказом походження рослин та тварин.

6. Білки є складовою клітини.

7. Клітини розмножуються поділом.

8. Основна частина клітини – це цитоплазма та оболонка.

9. У багатоклітинних організмів основна частина клітини – це ядро, де зберігається спадкова інформація.

Завдання №4

Розподіліть вуглеводи на групи.

М) моносахариди; Д) дисахариди; П) полісахариди.

1.Галактоза; 2. Целюлоза; 3.Пировиноградна кислота; 4.Фруктоза; 5.Крахмал; 6. Дезоксирибозу; 7. Глікоген; 8. Еритрозу; 9. Сахароза; 10. Хітін; 11.Інулін; 12. Молочна кислота; 13.Мальтоза; 14Рібоза,лактоза.

Завдання №5

Заповніть таблицю.

Вид РНК

Розташування в

клітці

Кількість

нуклеотидів та

форма

Функції

іРНК

тРНК

рРНК

Завдання №6

Закінчіть вирази.

1. (А + Т) + (Г + Ц) =?

2.А -? Г -? Ц -? Т -?

3.АТФ - АДФ + Е (Енергія -?)

На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в послідовності А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т-Г. Зобразіть схему дволанцюгової молекули ДНК.

Завдання №7

Співвіднесіть біогенні елементи клітини з органічними речовинами.

1- вуглець а - білки

2- водень б - вуглеводи

3- кисень в - ліпіди

4-азот г - нуклеїнові кислоти

5-сіра

6- фосфор

Завдання №8

Поясніть завдання.

Рослинна клітина зовні покрита оболонкою, що складається зклітковини. Такої оболонки немає клітин тварин. Які особливості будови поверхневого шару клітин тварин? Які функції цього шару? Як поєднуються між собою клітини рослин? Клітини тварин?

Завдання № 9

Вибрати правильне твердження:

1. Близько 80 хімічних елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва входять до складу клітин живих організмів.

2. Кількість мікроелементів становить 0,04%.

3. Клітина приблизно 85 % складається з води.

4. Існує шість основних хімічних елементів, тобто. біоелементів –C, H, O, N, P, S.

5. У насінні деяких рослин вуглеводи становлять 80-90% від маси сухої речовини.

6. До тріозів відноситься еритрозу.

7. При розщепленні 1 г вуглеводів виділяється 38,9 кДж енергії.

8. До простих вуглеводів належать полісахариди.

9. Сахароза становить основу клітинної стінки рослин.

10. Замість радикалівR 1, R 2, R3 можуть зустрічатися пальмітинова, стеаринова, олеїнова та ін кислоти.

11.Клітини підшкірної жирової клітковини у тварин, сальних залоз, верблюжого горба та дельфінського молока на 40% складаються з жиру.

12. Виділяють3 структури білка.

Завдання №10

З наведеного переліку випишіть цифри, що належать до: А-молекулярного; Б - клітинному; В- популяційно-видового; Г-біоценотичному рівням організації життя:

1. Конюшина. 2. Гемоглобін. 3. Амеба звичайна. 4. Заєць-біляк. 5. Вітамін С. 6. Болото. 7. Нейрон. 8. Евглена зелена. 9. Діброва. 10. Дощовий хробак. 11. Луг. 12. Бактерія.

Завдання №11

Закінчіть фрази.

А) До кінцевих продуктів біосинтезу відносяться ….., з яких у клітинах синтезуються білки; Б) більшість речовин клітини розщеплюються під дією біологічних каталізаторів …..; В) До аденілового нуклеотиду приєднується …..; Г) Іонний баланс, статеве дозрівання регулюють біологічно активні речовини…..; Е) Речовини, які організм сам не синтезує, але необхідні для нормальної життєдіяльності називаються…; Ж) нестача вітамінів є причиною ... .. .

Завдання №12

1.Амінокислоти можуть виявляти властивості:

А) лише кислот; Б) лише підстав; В) кислот та основ; г) солей.

2.Мономерами білків є:

а) нуклеотиди; Б) нуклеосоми; в) амінокислоти; г) глюкоза.

3.Нуклеотид – це мономер

а) білків; Б) нуклеїнових кислот; в) жирів; г) вуглеводів.

4.Прості білки складаються:

А) лише з нуклеотидів; Б) лише з амінокислот; В) з амінокислот та небілкових сполук; Г) із глюкози.

5.В будові білків розрізняють:

а) два рівні організації молекули; Б) три рівні організації молекули;

В) чотири рівні організації молекули; р) один рівень організації молекули.

6.Поліпептид утворюється шляхом:

А) взаємодії аміногруп двох сусідніх амінокислот; Б) взаємодії аміногрупи однієї амінокислоти та карбоксильної групи іншої амінокислоти; В) взаємодії карбоксильних груп двох сусідніх амінокислот;

Г) взаємодії радикалів.

7. ДНК містить:

А) рибозу, залишок фосфорної кислоти, одна з чотирьох азотистих основ: аденін, гуанін, цитозин, тимін;

Б) дезоксирибозу, залишок фосфорної кислоти, одна з чотирьох азотистих основ: аденін, гуанін, цитозин, тимін;

В) дезоксирибозу, залишок фосфорної кислоти, одна з чотирьох азотистих основ: аденін, гуанін, цитозин, урацил;

Г) лише азотисті основи.

8.Підстави, розташовані комплементарно один одному:

А) А-Т; Г-Ц; Б) А-Ц; Г-Т; В) Г-Т; А-У; Г) Г-У; Т-Р.

9.Вторинна структура ДНК була відкрита:

А) Шлейден і Шван; Б) Вотсоном і Криком; В) Айтхожіним; Г) Г. Фріз.

10.Синтез ДНК - це:

а) реплікація; Б) транскрипція; В) трансляція; г) транспірація.

Рівень В

Завдання №1

Розв'яжіть логічні завдання.

1.Білки можуть бути джерелом енергії для клітини. При нестачі вуглеводів чи жирів окислюються молекули амінокислот. Для чого використовується енергія, що звільнилася при цьому? Чим пояснюється різноманіття білків?

2. Разом з їжею рослинного та тваринного походження в організм людини надходять нуклеїнові кислоти. Чи можуть нуклеїнові кислоти використовуватися організмами без хімічного розщеплення або необхідне їх попереднє розщеплення на складові компоненти?

3. Чому дуже довгий нуклеотидний запис дає в результаті порівняно невеликі білкові молекули?

4. Чому сталість вмісту ДНК у різних клітинах організму вважається доказом того, що ДНК є генетичним матеріалом?

5. Якщо нанести пероксид водню на зрізи сирої та вареної картоплі, виділення кисню спостерігається лише на одному зрізі. Чому?

6. Доведіть, що клітина – структурна та функціональна одиниця живих організмів.

7. Т.Шванн і М.Шлейден сформулювали основне положення клітинної теорії: всі рослинні та тваринні організми складаються з клітин, подібних до будови. Використовуючи знання клітинної теорії, доведіть єдність походження життя Землі.

9. У складі клітин людського тіла переважають кисень, вуглець та водень. Визначте вміст кисню (%).

10. Є три види амінокислот - А, В, С. Скільки варіантів поліпептидних ланцюгів, що складаються з п'яти амінокислот, можна побудувати з них? Укажіть ці варіанти.

Завдання №2

Визначте структуру білкової молекули:

1 - спіраль згорнута в клубок;

2- клубок утворений двома альфа і двома бета ланцюгами;

3-амінокислоти розташовані лінійно;

4-у клубку виділяються щільні ділянки;

5- зближуються ділянки білкової молекули, що несуть гідрофобні радикали:

а) первинної структури

б) вторинної структури

в) третинної структури

Завдання №3

Визначте вид РНК:

1 передає інформацію про будову білка в цитоплазму.

2-у цитоплазмі відбувається синтез білка з допомогою спеціальних органоїдів – рибосом.

3 визначає порядок розташування амінокислот.

4- будується комплементарно однією з ниток ДНК.

5 визначає порядок розташування амінокислот в білкових молекулах.

а) первинна структура

б) вторинна структура

в) третинна структура

Завдання №4

Вставте поняття, що бракують, у пропозиції.

1……….иммунитет грає основну роль захисту організму від бактерій, що у позаклітинному просторі.

2. У основі гуморального імунітету лежить специфічне взаємодія антитіл з ………….. .

3.Кінцева мета гуморального імунітету – вироблення ……. на якийсь антиген.

4. Антитіла виробляються ……… клітинами, що утворюються з …. - Лімфоцитів.

5. Антитіла діляться на …… основних класів, кожен має свою певну функцію.

6. ………імунітет є основним фактором захисту організму від вірусів, патогенних грибків, чужорідних клітин та тканин.

7. Основними клітинами клітинного імунітету є …… – лімфоцити.

8. Гуморальний імунітет забезпечується…….. Клітинний імунітет забезпечується..…

9. У сироватці крові розчинені антитіла - ……….

Пропоновані поняття:

А) гуморальний; Б) клітинний; В) антигени; Г) антитіла; Д) плазматичні клітини; Е) Т-лімфоцити; Ж) В-лімфоцити; З) 5 класів; І) імуноглобуліни.

Завдання №5

Опитувальник так – ні.

1. Вірхов – творець клітинної теорії.

2.Клітки розмножуються розподілом.

3.Буферність - здатність клітини зберігати постійну концентрацію водневих іонів.

4. Біоелементи – кисень, водень, вуглець та азот.

5. У 1844 р. Шмідт запровадив термін вуглеводи.

6. До простих вуглеводів відносяться дисахариди та полісахариди.

7. У тваринній клітині ліпідів 1-5%.

8. Прості білки називаються протеїнами.

9. У вторинній структурі білка зв'язку водневі.

10. У 1954 р. Беккорі вивчив молекулу інсуліну.

11. У третинній структурі білка зв'язок водневий.

12. Гідролази – негідролітичні ферменти.

13. Довжина одного кроку ДНК = 3, 4нм

14. Чаргафф сформулював правило комплементарності.

15. Функція ДНК - зберігання та передача спадковості властивостей.

Завдання №6

Зіставте хімічні елементиз їхніми функціями.

1.Кисень; 2.Вуглець; 3. Водень; 4.Азот; 5.Натрій; 6. Хлор; 7.Калій; 8.Кальцій; 9.Залізо; 10.Магній; 11.Фосфор; 12. Бром; 13.Цинк; 14.Йод; 15.Медь; 16.Фтор; 17. Бор

А.Входить до складу емалі, роблячи її міцною.

Б. Входить до складу гемоглобіну.

В.Компонент білків та нуклеїнових кислот.

Р. входить до складу всіх біологічних сполук.

Д. У вигляді солей становить тверду речовину зубів та кісток. Незамінно при зсіданні крові.

Е. Необхідний у мікродозах для росту рослин.

Ж. входить до складу води та всіх біологічних сполук.

З. Компонент гормону щитовидної залози.

І. Разом із хлором входить до складу плазми крові в концентрації 0,9%.

Входить до складу пігменту хлорофілу.

Л. Основний позитивний іон, що забезпечує полярність всіх живих клітин.

М. входить до складу чоловічих статевих гормонів.

Н. Компонент дихальних пігментів ракоподібних та молюсків, ряду ферментів та переносників.

О. У вигляді солей знаходиться у кістках, у вигляді аніонів у складі кислот.

П. Необхідний для функціонування нервових клітин.

Р. У складі соляної кислоти присутній у шлунковому соку.

Завдання №7

Виявити взаємозв'язок.

Виявіть певний взаємозв'язок між першим та другим словом; такий самий зв'язок існує між третім словом і одним із понять, наведених нижче. Знайдіть його.

1. Целюлоза: глюкоза = білок: …

а) нуклеотид; Б) гліцерин; в) амінокислота; г) ліпід.

2. "Клітинний: нейрон = молекулярний".

А) заєць-біляк; Б) луг; В) вітамін; г) епітелій.

3. Білок: поліпептид = нуклеїнові кислоти:

А) полісахаїд; Б) поліамід; В) полінуклеотид; Г) полівінілхлорид.

Завдання №8

Визначити взаємозв'язок.

Який зв'язок існує між перерахованими поняттями: біосинтез, ферменти, пластичний обмін, Енергетичний обмін, дисиміляція, енергія, обмін речовин.

Виразіть зв'язок між цими поняттями як опорної схеми і складіть розповідь.

Завдання №9

Вставте пропущені слова.

Амінокислотну послідовність у складі поліпептидного ланцюга відносять до структури білка. Внаслідок утворення водневих зв'язків між карбоксильною групою та аміногрупою різних амінокислотних залишків більшість білків має вигляд спіралі – це…. білка структури. Наступний рівень організації білкової молекули - ….., що виникає в результаті з'єднання кількох макромолекул із третинною структурою до складного комплексу.

Рівень С

Завдання №1

Розв'яжіть завдання.

1.Яку послідовність нуклеотидів має молекула і РНК, яка синтезується на ділянці гена з такою послідовністю нуклеотидів?

А) ЦТГ-ЦЦГ-ЦТТ-АГТ - ЦТТ

Б) ЦАЦ - ТАТ - ЦЦТ - ТЦТ - АГГ.

2. Яку довжину має ген, що кодує інсулін, якщо відомо, що молекула інсуліну має 51 амінокислоту, а відстань між нуклеотидами в ДНК становить 0,34 нм?

3. Скільки нуклеотидів містять гени (обидва ланцюги ДНК), у яких запрограмовані білки з а) 500 амінокислот; б) 250 амінокислот; в) 48 амінокислот. Який час знадобиться для синтезу цих білків клітини, якщо швидкість пересування рибосоми і-РНК становить 6 триплетів в секунду.

4. Макромолекула ДНК до редуплікації має масу 10 мг, і обидві її ланцюга містять мічені атоми фосфору.

Визначте, яку масу матиме продукт редуплікації; у яких ланцюгах дочірніх молекул ДНК ні мічені атоми фосфору?

5. На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в такій послідовності: А-А-Г-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г. Визначте схему дволанцюгової ДНК, підрахуйте процентний склад нуклеотидів у цьому фрагменті.

6.Довжина фрагмента молекули ДНК дорівнює 20,4 нм. Скільки нуклеотидів у цьому фрагменті?

7.Фрагмент і-РНК гена інсуліну має наступний склад: УУУ-ГУУ-ГАУ-ЦАА-ЦАЦ-УУА-УГУ-ГГГ-УЦА-ЦАЦ. Визначте співвідношення (А+Т):(Г+Ц) у фрагменті названого гена.

8. Один з ланцюгів фрагмента ДНК має наступний склад: АГТ-ЦЦЦ-АЦЦ-ГТТ. Відновіть другий ланцюг та визначте довжину цього фрагмента.

9. Скільки та яких видів вільних нуклеотидів знадобиться при редуплікації молекули ДНК, у якій кількість А=600 тис., Г=2400 тис.?

10. В одній молекулі ДНК тіміновий нуклеотид становить 16% від загальної кількості нуклеотидів. Визначте відсотковий склад кожного з інших видів нуклеотидів.

11. На думку деяких учених, загальна довжина всіх молекул ДНК в ядрі однієї статевої клітини людини становить приблизно 102см. Скільки всього пар нуклеотидів міститься у ДНК однієї клітини?

12. Певний білок містить 400 амінокислот. Яку довжину має ген, під контролем якого цей білок синтезується, якщо відстань між нуклеотидами становить 0,34 нм?

13. Скільки нуклеотидів містять гени (обидва ланцюги ДНК), у яких запрограмовані білки з 500 амінокислот; 25 амінокислот; 48 амінокислот?

14. Одна макромолекула білка гемоглобіну, що складається з 574 амінокислот, синтезується в рибосомі протягом 90 секунд. Скільки амінокислот зшивається у молекулу цього білка за 1 секунду?

Завдання №2

Співвіднесіть фітогормони з їх впливом на рослини.

1.Гіберіліни

2.Ауксини

3.Цитокінін

4. Абсцизна кислота

5.Етилен

Функції:

А.Збільшення вегетативних органів.

Б. Гальмування процесів поділу та диференціації клітин, прискорення старіння рослини, спокій насіння та нирок, прискорення дозрівання плодів.

В. Сприяє укоріненню живців у декоративних рослин. Кімнатних та плодових.

Г. Затримує старіння рослин, зберігаючи його зеленим, сприяє розростанню бічних пагонів та нирок.

Д. Гальмування процесів розподілу, розтягування та диференціювання клітин, затримує ріст органів рослини, прискорює їх старіння та опадання, викликає спокій насіння та нирок. Регулює відкривання продихів, т. е. процес фотосинтезу та водного обміну у рослин.

Завдання №3

Розподіліть білки на прості та складні.

1.Протеїни 1.альбуміни

2.Протеїди 2.нуклеопротеїди

3.глобуліни

4.фосфопротеїди

5.проламіни

6.гістони

7.хромопротеїди

8.лактальбумін

9.гемоглобін

10.хлорофіл

Завдання №4

Визначити види ферментів.

1.Ферменти, що прискорюють окислювально-відновні реакції у клітині.

2. Ферменти, які забезпечують гідролітичні реакції.

3.Ферменти, що забезпечують негідролітичні реакції розщеплення речовин та утворення подвійних зв'язків між речовинами.

4.Ферменти, які забезпечують перенесення груп окремих речовин інші речовини.

5.Ферменти, які здійснюють взаємоперетворення ізомерів.

6. Ферменти, які забезпечують прискорення реакцій синтезу клітині.

Завдання №5

Підберіть пару.

А) Фібрилярні білки 1.гістон

Б) Глобулярні білки 2.колаген

3.альбуміни

4.міозин

5.антитіла

6.гістони

7.кератини

8.глобуліни

Завдання №6

Розбийте на групи гормони та заповніть таблицю.

Приклади гормонів: гормони плаценти, соматотропін, адреналін, прогестерон, норадреналін, глюкагон, кортикоїди тироксин, тестострон, інсулін.

Гормони, похідні амінокислот

Гормони ліпідної природи

Гормони білкової природи

Завдання №7

Визначте послідовність.

До складу молекули ДНК входить:

А) фосфорна кислота

Б) аденін

в) рибоза

Г) дезоксирибозу

Д) урацил

Е) катіон заліза

Запишіть відповідь у вигляді послідовності букв у алфавітному порядку.

Відповідь:__________________

Завдання №8

Встановіть відповідність.

Встановіть відповідність між функцією з'єднання та біополімером, для якого вона характерна. У наведеній нижче таблиці під кожним номером, що визначає позиції першого стовпця, запишіть літеру, яка відповідає позиції другого стовпця.

ФУНКЦІЯБіополімер

1) утворення клітинних стінок А) полісахарид

2) транспортування амінокислот Б) нуклеїнова кислота

3) зберігання спадковоїінформації

4) служить запасним поживною речовиною

5) забезпечує клітину енергією

Запишіть у таблицю послідовність, що вийшла.

Завдання №9

Тест. Виберіть правильну відповідь.

1.Незмінні частини амінокислот:

А) Аміногрупа та карбоксильна група; Б) Радикал; В) карбоксильна група; Г) Радикал та карбоксильна група.

2.Кисень крові у жаб транспортується:

А) Колагеном; Б) Гемоглобіном, Альбумін; В) фібриноген; г) глікогеном.

3. Зв'язки, які утримують первинну структуру молекули білка, називаються:

А) Водневими; Б) пептидними; В) гідрофобними; Г) дисульфідними.

4.В процесі біохімічної реакції ферменти:

А) прискорюють реакції і самі при цьому не витрачаються; Б) Прискорюють реакції і змінюються в результаті реакції; В) Уповільнюють хімічні реакції без змін; Г) Уповільнюють хімічні реакції, змінюючись у своїй.

5.Молекули білків відрізняються один від одного:

А) Послідовністю чергування амінокислот; Б) кількістю амінокислот у молекулі; в) формою третинної структури; Г) Усі зазначені особливості.

6.З амінокислот не побудовані молекули:

А) Гемоглобіну; Б) глікогену; В) Інсуліну; Г) Альбумін.

7. Дія ферментів в організмі залежить:

А) від температури середовища; Б) Кислотності (рН) середовища; В) Концентрації реагуючих речовин та концентрації ферменту; г) всіх перерахованих умов.

8.Для лікування важких форм цукрового діабету хворим необхідно вводити:

А) Гемоглобін; Б) Антитіла; В) інсулін; Г) глікоген.

9.Пептидний зв'язок утворюється при реакціях:

А) гідролізу; Б) гідратації; В) Конденсації; г) всіх перерахованих реакцій.

10. До складу молекули ДНК входять пуринові основи:

А) Аденін, гуанін; Б) Тімін, цитозин; В) Аденін, цитозин; Г) Аденін, тімін.

Відповіді до завдань

Рівень завдань

Номер завдань

Тема: « Хімічний складклітини».

1-В

2-Д

3-Ж

4-Б

5-З

6-Г

7-е

8-А

9-І

1). Нуклеозид- поєднання рибози та дезоксирибози

Нуклеотид- з'єднання, що складається з азотистої основи, рибози та дезоксирибози залишків фосфорної кислоти

Мононуклеотид- НК, що складається з одного нуклеотиду

Полінуклеотид- НК, що складається з кількох нуклеотидів

Пурини– 2 бензольні кільця

Піримидини- 1 бензольне кільце

Рибоза –вуглевод, до складу входять 5 атомів кисню

Дизоксирибоза -вуглевод,входить 4 атоми кисню

2). Відмінності

ДНК РНК

Дезоксирибоза Рибоза

А,Т,Г,Ц А,Г,Ц,У

Дволанцюгова, спіральна одноланцюгова.

Високомолекулярна низькомолекулярна

Редуплікація немає

У ядрі, мітохондріях, в ядрі, цитоплазмі, мітохондрії.

Пластиди рибосоми., пластиди.

Передача та зберігання перенесення а.к на рибосоми

Спадкова інформ. Считив.інф з ДНК, синтез Білка

Подібність

В ядрі, А, Г, Ц складаються з нуклеотидів, залишок фосфорної кислоти, вуглевод

3).Спіралізовані молекули ДНК можуть бути в стані попередньої редуплікації.

4). Сахарофосфатні ковалентні зв'язки утворюють кістяк у ДНК і надають міцності цій молекулі. Водневі зв'язки менш міцні і це має значення для того, щоб ДНК могла розділитись на два ланцюги при її подвоєнні.

5). Азот входить до багатьох клітинних структур: білків, ферментів, які в клітині відіграють важливу роль.

6).H 2 PO 4 , H 3 PO 4 , АТФ, ДНК, РНК

7). Білків жирів та вуглеводів

8). Іони натрію забезпечують натрій-калієвий насос. За нестачі порушується проникність, виникає загибель клітин.

9).Підтримує рН баланс. До складу клітини входять такі буферні системи: фосфатний буфер, карбонатний буфер, білки.

10). Забезпечує проникність мембран живих клітин, основний +іон

11). Незамінний іон при згортання крові, входить у сос-в кісток

12).Компонент багатьох окисних ферментів

13).Гемоглобін

14).F

15).Швидке джерело тепла та енергії

16).Вуглевод

17). До класу нуклеотидів

18).Цукровий діабет

19). Недолік гормонів щитовидної залози.

20). Нуклеотид

21). Продукт метаболізму, шкідлива дія на організм

22). Надають міцність ДНК, щоб ДНК могла розділитися на два ланцюжка при подвоєнні

23). Білки розщеплюються повільніше

24).Білок, що запобігає проникненню вірусу в клітини. Використовується як профілактичний засіб

25).1

26).2,3

27). Має макроергічні зв'язки, при розриві яких вивільняється енергія

1,3,5,7,8,9

М-1,3,4,6,8,12,14

Д-9,13,15

П-2,5,7,10,11

Види РНК

Розпов.в до-ке

Кількість нукл. та форма

Ф-ція

і-Р НК

цитоплазма

200-1000 нукл. Первинна, лінійна

Вважаючи. інформацію про спадщину. Ознаки з ДНК на рибосому

2. т-РНК

Ядро, цитоплазма

70-80 нукл. Форма конюшини

Перенесення а. до риб.

3.р-РНК

рибосоми

Безладні ланцюжки або у формі кулі, кілька тисяч

Участь у синтезі

білка

100%

А-Т, Г-Ц, Ц-Г, Т-А

40кДж

Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-Т-А-Ц

А-1,2,3,4,5,6

Б-1,2,3

В-1,2,3

Г-1,2,3,4,6

Глікокалікс (глюкоза та білок)

Захист та еластичність

Цитоплазматичні містки

Десмос, синапс, прямий контакт

1, 3,4,5,11

А-2,5,

Б-3,7,8,12

В-1,4,10

Г-6,9,11

А) амінокислот

Б) ферментів

В) тімін

Г) гормони

Е) вітаміни

Ж) авітаміноз

1-в; 2-в; 3-б; 4-б; 5-в; 6-б; 7-б; 8-а; 9-б; 10-а.

1.Енергія використовується для життєдіяльності організму. Різноманітна послідовність амінокислот.

2.Не можуть. У стінку кишечника всмоктуються нуклеозиди, вони розщеплюються або перетворюються на нуклеотиди.

3.Триплет нуклеотидів кодує одну амінокислоту, білковий ланцюг згортається, набуваючи різної структури.

4.Переносить спадкову інформацію

5.Кисень виділяється на зрізі сирої картоплі, тому що рослини мають ферменти, що розкладають пероксид водню. При варінні ферменти руйнуються.

6.Всі живі організми складаються з клітин, деякі клітини можуть виконувати функції цілого організму.

7.Клітини рослин, тварин, грибів, мають подібну будову. Усі вони мають ядро та цитоплазму. Будова органоїдів також подібна. Отже виникнення життя землі почалося з вихідної клітини, має органоїди. В результаті ендосимбіозу відбувався поділ клітин на рослинні та тварин

9.У клітині кисень становить 20%.

10.АВСАВ,АВСАА,АВСАС,АВСВА,АВСВВ,АВСВС,АВССС,АВССА,АВССВ і т.д.

1-третинна

2-четвертична

3-первинна

4-третинна

5-третинна

1 і-РНК

2 р-РНК

3 і-РНК

4 і-РНК

5-РНК-первинна.

1-Б

2-В

3-Г

4- Д,Ж

5-З

6-Б

7-е

8-Ж,Е

9-І

Так-2,3,4,5,8,9,13,14,15.

Ні -1,6,7,10,11,12.

1-В,Г,Ж

2-В,Г

3-Г,Ж,Р

4 В

5-І

6-Р

7-Л

8-Д

9-Б

10-К

11-О

12-П

13-М

14-З

15-Н

16-А

17-е

1-В

2-В

3-В

Обмін речовин

Пластичний Енергетичний

Біосинтез Дисиміляція

Ферменти

Первинна

Вторинна

Третинна

1.а)ГАЦ-ГГЦ-ГАА-УЦА-ГАА

б) ГУГ-АУА-ГДА-АГА-УЦЦ

2.52,02

3.а) 3000нукл., 167с

Б) 1500нукл., 83с

В) 288нукл., 16с

4. кожна ДНК 10мг., мічені атоми не будуть утримуватися в дочірніх ланцюгах ДНК

5. Т-Т-Ц-А-Т-Г-Ц-А-Т-Ц, А-20%, Т-40%, Ц-50%, Г-10%

6. 60

7. 1,5

8. ТЦА-РРР-ТРР-ЦАА

Довжина-4,08 нм

9. Т-600тис.

Ц-2400тис.

10. А-16%

Т 34%

Ц-34%

11. 150пар

12. 408нм

13. з500 - 3000нукл.

З25-60нукл.

Из48-288нукл.

14. 6,4

1-А

2-В

3-Г

4-Д

5-Б

1-1,3,5,6,8

2-2,4,7,9,10

1-оксидоредуктаза

2-гідролаза

3-ліаза

4-трансфераза

5-ізомераза

6-лігаза (синтетаза)

А-2,4,7

Б-1,3,5,6,8

Похідні амінок-т

Ліпідної природи

Білкової природи

Адреналін, норадреналін

Гормони плаценти, прогестерон, кортикоїди, тестестерон

Соматотропін, глюкагон, інсулін, тироксин

А, Б, Г

1-а; 2-б; 3-б; 4-а; 5-а; 6-б; 7-г; 8-в; 9-в; 10-а.

Складається з трьох етапів: інтерфаза, мітоз та цитокінез. Власне життєдіяльність клітини відбувається на початку першого періоду інтерфази – пресинтетичному або G1 періоді, який часто називають G0 період, щоб позначити його особливу функціональну роль. Всі інші етапи так чи інакше пов'язані з поділом. Підготовка до поділу, поділу ядра або поділу клітини.

Особливу роль у життєвому цикліграє зміна упаковки генетичного матеріалу, який набуває вигляду хроматинових ниток, молекули ДНК, хромосом, подвоєних хромосом або хроматид. Різноманітність термінів, що позначають функціонально той самий елемент ядра - необхідність, яка підкреслює їх принципову структурну різницю.

Метафазна хромосома

Хромосоми є максимально сконденсованим хроматином. Найбільшої конденсації хромосоми досягають у період метафази. У цьому стані найкраще виявляється їхня морфологія, тому всі описи, як правило, відносяться до метафазних хромосом. Вони включають три основні характеристики – число, морфологія, розміри.

Число хромосом у різних клітинах варіює у широких межах. Статеві клітини містять гаплоїдний набір хромосом, соматичні – диплоїдний. Найменше можливе диплоїдне число хромосом дорівнює двом, таким числом має кінська аскарида. Дві пари хромосом має рослину із сімейства складноцвітих Haploppapus gracilis. Багато видів рослин і тварин мають невелику кількість хромосом. Однак, існують види, у яких число хромосом перевищує кілька сотень і досягає півтори тисячі. Так, рекордсменами по числу видів є папороті вужник сітчастий Ophioglossum reticulatum з числом хромосом 2n = 1260 і вужник густорядний O.pycnpstichum (2n = 1320). У деяких радіолярій число хромосом дорівнює 1000-1500, у річкового раку Astacus leptodactylis - 2n=196.

Хромосомні числа є однією з найважливіших характеристик виду та використовуються при вирішенні багатьох питань систематики, філогенії, генетики, практичних завдань селекції. Найбільш повним зведенням про числа хромосом, що включає дані про 15000 видів рослин світової флори, є атлас хромосомних чисел Дарлінгтона і Уайлі, виданий в 1955 році.

Хромосоми у стадії метафази мітозу є паличкоподібні структури різної довжини товщиною 0,5-1 мкм. Кожна хромосома в цей момент складається з двох ідентичних сестринських хромосом або хроматид. Хроматиди з'єднані та утримуються разом у районі первинної перетяжки. Цей район легко виявляється у хромосомах. У районі первинної перетяжки є близько 110 нуклеотидів ДНК, які не подвоюються в період, що передує поділу клітини і є своєрідною застібкою для двох хроматид, що паралельно лежать. Послідовність ДНК у районі первинної перетяжки називається центроміру. Первинна перетяжка поділяє хромосому на два плечі. Хромосоми з рівними або майже рівними плечима називають метацентричними.Якщо плечі мають неоднакову довжину, то хромосоми відносять до субметацентричним. Хромосоми паличкоподібні з дуже коротким, майже непомітним другим плечем позначають як акроцентричні. Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку. Вона зазвичай розташовується поблизу дистального кінця і відокремлює невелику ділянку плеча. Саме в районі вторинної перетяжки знаходиться ядерний організатор.

Плечі хромосом закінчуються тіломірами. Вони складаються з багатьох розташованих один за одним послідовностей ДНК, яка багата на гуанінові нуклеотиди і однакові у більшості організмів. Тіломірні кінці хромосом забезпечують їх дискретність, де вони здатні з'єднуватися друг з одним, на відміну розірваних кінців хромосом, які прагнуть «залікувати рани», приєднуючись друг до друга. Тіломірні послідовності також запобігають укороченню хромосом, що настає при кожному циклі реплікації ДНК.

Зрештою, щоб молекула ДНК могла сформувати хромосому, вона повинна мати три необхідні елементи. Перший центромір - який з'єднує хромосому з веретеном поділу, другий - теломери, що зберігають довжину і дискретність хромосом, третій - наявність особливих точок, з яких починається подвоєння ДНК ( сайти ініціації реплікації).

Розміри хромосом, як та його число, варіюють у межах. Найдрібніші хромосоми виявлені в деяких дводольних рослин, наприклад, у льону, вони важко піддаються вивченню за допомогою світлового мікроскопа, дрібні хромосоми у багатьох найпростіших, грибів, водоростей. Найбільш довгі хромосоми у прямокрилих комах, амфібій, однодольних рослин, зокрема у лілейних. Розмір найбільших хромосом близько 50 мкм. Довжина найдрібніших хромосом можна порівняти з їх товщиною.

Інтерфазний хроматин

Структура хроматину в періоді G2 інтерфази є серією петель, кожна з них містить приблизно від 20 до 100 тисяч пар нуклеотидів. В основі петлі розташовується сайт-специфічний ДНК-зв'язуючий білок. Такі білки дізнаються певні нуклеотидні послідовності (сайти) двох віддалених ділянок хроматинової нитки та зближують їх.

Хроматин у ядрах інтерфазних клітин існує у двох станах, це дифузний хроматині конденсований хроматин. Дифузний хроматин пухкий, у ньому не проглядаються окремі ущільнення, глибки та нитки. Наявність дифузного хроматину свідчить про високе функціональне навантаження клітини. Це активний хроматин або еухроматин.

Конденсований хроматин утворює скупчення, згустки, нитки, що особливо чітко проявляються по периферії ядра. Він може спостерігатися у вигляді тяжів, що утворюють подібність до пухкої мережі, особливо у рослин. Це гетерохроматин. Він дуже компактний і функціонально неактивний, інертний. Приблизно 90% хроматину клітини знаходиться саме у такому стані. По довжині хромосоми гетерохроматин розподілений нерівномірно, він зосереджений у навколоцентромірних областях, можливі й щодо короткі ділянки гетерохроматину, розкидані по довжині хромосоми. При розподілі клітини весь ядерний хроматин перетворюється на конденсований стан, утворюючи хромосоми.

Хроматин після реплікації

За час синтетичного періоду клітина дуже точно відтворює свою ДНК, подвоює її – відбувається реплікація ДНК. Швидкість реплікації в бактеріальних клітинах становить приблизно 500 нуклеотидів на секунду, в клітинах еукаріотичних ця швидкість менша приблизно в 10 разів.
Це пов'язано з упаковкою ДНК в нуклеосоми та високим ступенем конденсації.

Хромосоми на початку анафази

З'єднання хромосом з нитками веретена поділу починається в ранній метафазі і відіграє важливу роль аж до закінчення анафази. На центромірах хромосом утворюється білковий комплекс, який на електронних фотографіях виглядає як пластинчаста тришарова структура - кінетохор. Обидві хроматиди несуть по одному кінетохору, саме до нього прикріплюються білкові мікротрубочки веретена поділу. Методами молекулярної генетики з'ясовано, що інформація, що визначає специфічну конструкцію кінетохорів, укладена в нуклеотидній послідовності ДНК в районі центроміри. Мікротрубочки веретена, прикріплені до кінетохорів хромосом відіграють дуже важливу роль, вони по-перше, орієнтують кожну хромосому щодо веретена поділу так, щоб два її кінетохори були звернені до протилежних полюсів клітини. По-друге, мікротрубочки переміщують хромосоми, щоб їх центроміри опинилися у площині екватора клітини.

Анафаза починається швидким синхронним розщепленням всіх хромосом на сестринські хроматиди, кожна з яких має свій кінетохор. Розщеплення хромосом на хроматиди пов'язане з реплікацією ДНК у районі центроміру. Реплікація такої невеликої ділянки відбувається за кілька секунд. Сигнал до початку анафази виходить із цитозолю, він пов'язаний із короткочасним швидким підвищенням концентрації іонів кальцію в 10 разів. Електронна мікроскопія показала, що у полюсів веретена відбувається скупчення мембранних бульбашок, багатих на кальцій.

У відповідь анафазний сигнал сестринські хроматиди починають рух до полюсів. Це пов'язано спочатку з укороченням кінетохорних трубочок, яке йде шляхом їх деполімеризації. Субодиниці губляться з плюс кінця, тобто. з боку кінетохору, в результаті кінетохор пересувається разом з хромосомою до полюса.

Зміст ДНК в органах і тканинах тварин і людини коливається в широких межах і, як правило, тим вищий, чим більше клітинних ядер посідає одиницю маси тканини. Особливо багато ДНК (близько 2,5% сирої ваги) у вилочковій залозі, що складається головним чином із лімфоцитів з великими ядрами. Досить багато ДНК у селезінці (0,7-0,9%), мало (0,05-0,08%) у мозку та м'язах, де ядерна речовина становить значно меншу частку. На ранніх стадіях ембріонального розвиткуу цих органах міститься більше ДНК, але вміст її зменшується у процесі онтогенезу в міру диференціювання. Однак кількість ДНК на одне клітинне ядро, що містить диплоїдний набір хромосом, завжди для кожного біологічного виду. Відповідно кількість ДНК в ядрах статевих клітин удвічі нижча. З цієї ж причини різні фізіологічні та патологічні фактори майже не впливають на вміст ДНК у тканинах, а при голодуванні, наприклад, відносний вміст ДНК навіть зростає за рахунок зниження концентрації інших речовин (білків, вуглеводів, ліпідів, РНК). У всіх ссавців кількість ДНК у диплоїдному ядрі майже однакова і становить близько 6 10 12 г, у птахів – близько 2,5 10-12, у різних видів риб, амфібій та найпростіших воно коливається у значних межах.

У бактерій одна гігантська молекула ДНК утворює генофор, який відповідає хромосомі вищих організмів. Так, у кишкової палички Escherichia coli молекулярна вага такої кільцеподібної двоспіральної молекули досягає близько 2,5-Ю9 та довжини, що перевищує 1,2 мм. Ця величезна молекула щільно упакована в невеликій «ядерній області» бактерії та з'єднана з бактеріальною мембраною.

У хромосомах вищих організмів (еукаріотів) ДНК перебуває у комплексі з білками, переважно гістонами; у кожній хромосомі міститься, мабуть, одна молекула ДНК довжиною до кількох сантиметрів і молекулярною вагою до кількох десятків мільярдів. Такі величезні молекули вміщуються в клітинному ядрі та в мітотичних хромосомах завдовжки кілька мікрометрів. Частина ДНК залишається не пов'язаною з білками; ділянки незв'язаної ДНК перемежовуються з блоками ДНК, що з гістонами. Показано, що у таких блоках міститься дві молекули гістонів 4 типів: Нда, Hab, Hg і Н4.

Крім клітинного ядра, ДНК міститься в мітохондріях та в хлоропластах. Кількість такої ДНК зазвичай невелика і становить невелику частку загальної клітинної ДНК. Однак в ооцитах та на ранніх стадіях ембріонального розвитку тварин переважна частина ДНК локалізована в цитоплазмі, головним чином у мітохондріях. У кожній мітохондрії міститься за молекулами ДНК. У тварин мовляв. вага мітохондріальної ДНК становить близько 10-106; її двоспіральні молекули замкнуті в кільце і знаходяться у двох основних формах: надскрученою та відкритою кільцевою. У мітохондріях і в хлоропластах ДНК не знаходиться в комплексі з білками, вона асоційована з мембранами і нагадує бактеріальну ДНК. Невеликі кількості ДНК виявлені також у мембранах та деяких інших структурах клітин, проте їх особливості та біологічну роль залишаються неясними.

	вміст ДНК на 1 клітину, мг 10 -9	число пар нуклеотидів на 1 клітину
Ссавці

Плазуни
Земноводні

Комахи
Ракоподібні
Молюски
Голкошкірі

Вищі рослини

Водорості
Бактерії
Бактеріофаг Т2
Бактеріофаг 1
Вірус папіломи

Гістохімічні методи виявлення у тканинах

В основі гістохімічних методів виявлення нуклоїнових кислот лежать реакції на всі компоненти, що входять до їх складу. У тканинах, що ростуть, відбувається швидке оновлення пуринів, піримідинів, фосфорних сполук і Сахарів. Цим користуються для вибіркового виявлення в них ДНК авторадпографічним методом за допомогою 3Н-тимпдпна. ДНК утворює солі з лужноземельними та важкими металами. Залишки фосфорної кислоти, які зв'язані з ядерними білками (найчастіше гістонами), при витісненні останніх легко вступають у хімічні реакції з основними барвниками. Для цього можуть бути використані сафранін О, янус зелений В, толуїдиновий синій, тіонін, азур А і деякі інші барвники, розведені розчини яких в оцтовій кислоті вибірково забарвлюють хроматин. Для кількісного гістохімічного визначення ДНК рекомендується метод із застосуванням галоціанін-хромосових галунів, який має дві цінні якості. Галлоціанінхромові галун дають стійке забарвлення, яке не змінюється при зневодненні та просвітленні зрізів у ксилоле. Фарбування можна проводити за будь-якого значення рН від 0,8 до 4,3, проте рекомендується працювати при оптимальному значенні рН для цього барвника - 1,64, так як при ньому відбувається максимальне специфічне виявлення ДНК. При фарбуванні галлопіанінхромовими галуном ДНК з'єднується з барвником у стехіометричному співвідношенні, причому відношення барвник: ДНК становить 1:3,7.

Найбільш поширеною реакцією на ДНК вважається реакція Фейльген. Вона проводиться після м'якого гідролізу попередньо фіксованої тканини 1 і. НС1 при 60°, в результаті чого від дезоксирибозофосфату відщеплюються пурини, а потім і ппрпмпдини, звільняючи цим реакційноздатні альдегідні групи, які реактивом Шиффа забарвлюються в червоний колір. Час гідролізу залежить від природи об'єкта та методу фіксації. Для отримання хороших результатів необхідно у кожному окремому випадку час гідролізу підбирати експериментально.

Для перевірки специфічності реакції Фейльген існує метод ферментативного і кислотного екстрагування ДНК. Ферментативне розщеплення ДНК проводять дезоксирибонукдеазою при концентрації ферментного препарату. мгна 100 мл 0,01 М трисбуфера рН 7,6; розчин перед вживанням розводять дієтичною водою у співвідношенні 1:5. Рекомендується інкубувати зрізи при 37° протягом 2 год. Іншим способом видалення ДНК служить обробка гістохімічних препаратів 5% водним розчином трихлоруксусної кислоти протягом 15 хв. при 90° або 10% гарячою (70°) хлорною кислотою протягом 20 хв., після чого реакція Фейльгена має дати негативні результати.