Какие свойства днк подтверждают что она

ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота) – это макромолекула, являющаяся носителем информации об организме от одного поколения к другому.
Белки образуют полипептидные цепи, информацию о которых хранит дезоксирибонуклеиновая кислота. Каждый участок, в котором заключаются данные о такой цепи, называется геном. Молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, находящиеся внутри одной клетки, в своей совокупности представляют носитель генетической информации обо всём организме.

Историческая справка

Открытие молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты было произведено ещё в 1869 году. Швейцарский физиолог Фридрих Мишер обнаружил вещество, которое назвал нуклеин. Значимость великого открытия поначалу не была оценена, как полагается. Длительное время считалось, что нуклеин есть не что иное, как запасник фосфора.
С приходом XX века изучение дезоксирибонуклеиновой кислоты продолжалось, однако, в начале века подавляющее большинство учёных этой области даже не предполагало, что ДНК является передатчиком информации. По их мнению, слишком проста и повторяющаяся у неё структура, чтобы нести подобную сложную функцию.

Научный прорыв случился в 1944 году, когда было определено, что ДНК имеет большую значимость для науки. Учёный Освальд Эйвери вместе с двумя коллегами Маклином Маккарти и Колином Маклауд занимались исследованиями дезоксирибонуклеиновой кислоты, результатом их деятельности стала публикация в журнале «The Journal of Experimental Medicine». Статья доказывала, что дезоксирибонуклеиновая кислота представляет собой «материал» генов и является носителем наследственной информации.

ДНК – передача наследственной информации

Как только было доказано, что дезоксирибонуклеиновая кислота есть не что иное, как генокод организма и имеет важную роль как носитель информации, исследования учёных-биологов взяли правильное направление. Началось стремительное изучение цепей и взаимосвязей. До 1950 года удалось определить только то, что молекула ДНК состоит из цепей нуклидов, но как они между собой соединены и сколько их, оставалось неизвестным.
Только в 1953 году было определено, что внутри молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты существуют взаимосвязи азотистых оснований разных типов. Сама молекула ДНК была представлена, как двойная спираль.
Передачу наследственной информации дезоксирибонуклеиновой кислотой можно сравнить с тем, как люди обмениваются информацией. У нас это происходит с использованием звуков и букв. У ДНК с применением оснований азотистой кислоты.
Каждая спираль макромолекулы состоит из азотистых оснований, рибоксиновой кислоты и остатка фосфорной кислоты. Звенья могут иметь различную последовательность, главной их характеристикой является то, что все они тесно связаны с последовательностью второй спирали. Это свойство получило название правило комплементарности.
Двойная спираль полимерных цепей похожа на верёвочную лестницу. Каждая ступень в ней – это нуклеотидные пары, которые связывает сахарофосфатный состав. Главным отличием молекулы ДНК друг от друга является последовательность пар. Но именно это расположение и является кодом, согласно которому определяется порядок производимых клетками белков.

Сравнивая процесс с человеческим типом носителем и передачи информации, можно сказать, что в данном случае мы имеем дело с бедным алфавитом, в котором наличествует всего четыре буквы. Все слова, а также предложения складываются из них.
Расшифровка кода была осуществлена тогда, когда люди поняли, что код не является двоичным, а триплетный. Каждая аминокислота в белке абсолютно соответствует последовательности трёх нуклеотидов в РНК и ДНК, кодонов.

Дезоксирибонуклеиновой кислотой передаёт информацию два раза: при делении на две части и при кодировании белка. Таким образом, данные передаются только что образованной клетке. В процессе репликации ДНК снимает с себя копию. Происходит разделение нитей, связывающих спираль и выстраивание новой комплементарной цепи. В каждой из двух вновь образованных клеток имеются по идентичной копии дезоксирибонуклеиновой кислоты. Таким образом, сохраняется вся генетическая информация.

Практическое применение знаний о дезоксирибонуклеиновой кислоте

Знания, полученные о молекуле ДНК, сложно переоценить. Практическое их применение имеет для человечества огромное значение. По сути, открыв тайну макромолекулы, люди получили доступ к генам. Развитие науки о дезоксирибонуклеиновой кислоте открывает неограниченные возможности для биологии и медицины.
Знания о наследственной природе дезоксирибонуклеиновой кислоты нашли практическое применение в генной инженерии, которая оказывает влияние на развитие клинической медицины. Методы, построенные на основе изучения рекомбинантных ДНК, открыли новые возможности изучения наследственных болезней.
Используемые технологии рекомбинантных молекул ДНК стало революционным для науки, изучающей живые клетки. Перед медициной и промышленностью открылись новые пути к получению в достаточном количестве тех белков, которые прежде получались в ограниченных количествах, либо не получались вообще.

Увы, исследования далеки до своего завершения. Однако, на сегодняшний день сделано много. Это методы клонирования ДНК и генная инженерия. Настоящим прорывом медицины стала технология рекомбинантных ДНК. Она позволяет производить пересадку генетического материала из одного организма в другой. Направление находится в процессе изучения и развития, однако, некоторые его находки уже активно применяются на практике.

Необходимость применения знаний о ДНК на практике

Генная терапия сделала возможным вводить в организмы больных людей полностью здоровые гены, способные полноценно работать. Это позволяет производить восстановление метаболических нарушений, которые были вызваны генами мутантами. Сегодня таким способом лечат детей с иммунодефицитом, который вызван дефектом аденозиндезаминазы.
Разработка методов лечения многих заболеваний с помощью технологии рекомбинантных ДНК находится в стадии клинических исследований. Это такие заболевания как:
• Гемофилия В, определяемая по наличию кровоточивости по типу гематом;
• Семейная гиперхолестеринемия;
• Му-ковисцидоз и т.д.

Если в медицине генетика находится в процессе активного развития, то наиболее веские практические результаты она дала в сельском хозяйстве. Благодаря ей, сельскохозяйственное производство вышло на новый уровень. Выводятся новые сорта растений, представляющих интерес для человечества. Задача учёных состоит в том, чтобы не только выводить новые сорта, но и прививать им максимально полезные качества.

Перспективы развития науки о ДНК

Наука о дезоксирибонуклеиновой кислоте активно развивается, но, не смотря на это, она всё же ещё находится на начальном этапе своего развития. Чего ожидают учёные на конечном этапе? Это и полная победа над такими явлениями, как болезни и голод, и возможность клонировать живые организмы, менять черты организмов. Возможно, уже скоро будет выведен новый тип человека, который будет тем совершенным образом, которому все мы стремимся на протяжении своей истории.
Разгадка тайны ДНК стала началом новой эры развития биологии. По мере её изучения имели место не только научные открытия, но и курьёзы, и занимательные случаи.
К примеру, при изучении мух дрозофил, учёные стали давать своим открытиям смешные названия. Пара генов, приводящих к отсутствию у самок и самцов внешних половых органов, получили кукольное название «Barbie» и «Ken», а мутантный ген, обладатель которого быстро умирает, стал называться в честь известного мультипликационного героя из мультфильма «Соузпарк» «Kenny».

Изучением дезоксирибонуклеиновой кислоты и применением на практике результатов исследований занимаются учёные. Результаты их работы важны для человечества. В силах генетиков и продвигаемой ими науки изменить мир, сделать его лучше.

Источник

ЧАСТЬ 1

1. На какие три группы принято делить химические Элементы, входящие в состав живых организмов, по их относительному содержанию?

Элементы ответа:

1) макроэлементы;

2) микроэлементы;

3) ультрамикроэлементы.

2.Какое свойство воды делает ее универсальным растворителем для полярных веществ?

Молекула воды представляет собой диполь, ее кислородный атом несет частичный отрицательный заряд, а каждый из атомов водорода — положительный. Частично отрицательный атом кислорода притягивается частично положительными атомами водорода. Поэтому молекулы воды связаны между собой нестойкими водородными связями. Благодаря этому вода является универсальным растворителем для веществ, имеющих полярные молекулы. Она образует водородные связи с молекулами веществ.

3. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, и объясните их.

1.Вода — одно из самых распространенных органических веществ на Земле.

2.В клетках костной ткани около 20% воды, а в клетках мозга 85%.

3.Свойства воды определяются структурой ее молекул.

4.Ионные связи между атомами водорода и кислорода обеспечивают полярность молекулы воды и ее способность растворять неполярные соединения.

5. Между атомами кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется сильная водородная связь, чем объясняется высокая температура кипения воды.

Ошибки допущены в предложениях 1, 4, 5.

1 — вода — неорганическое вещество;

4 — ковалентные связи; полярные соединения;

5 — слабая водородная связь.

4.Тонкий срез картофеля поместили в дистиллированную воду, Какие изменения произойдут в клетках? Ответ поясните.

Ответ:1. клетки набухнут 2. из-за разности концентрации растворов в клетках и в окружающей среде вода начнет поступать в клетки.

5. Объясните, почему при помещении листа элодеи в раствор 10% хлористого натрия, содержимое ее клетки (протопласт) отходит от клеточной стенки.

1) концентрация соли снаружи клетки выше, чем ее концентрация внутри

2) вода поступает из клетки в окружающий раствор

3) объем цитоплазмы уменьшается и протопласт отходит от клеточной стенки

6.Объясните, почему в корневых волосках растений, обитающих на засоленных почвах, очень высокая концентрация минеральных солей.

1) вода поступает в корневые волоски пассивно по законам диффузии (осмоса): из растворов с большей концентрацией воды в растворы с меньшей ее концентрацией

2) высокая концентрация солей в клетках обеспечивает транспорт воды из засоленных почв

7. Как в настоящее время формулируется клеточная теория?

Все живые организмы состоят из клеток.
Клетки животных и растений сходны по строению, химическому составу, принципам обмена веществ.
Клетка — единица строения, функции, развития, размножения организмов.
Клетка — функциональная часть многоклеточного организма.
Клетка способна к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению

8.Объясните, почему многие животные – обитатели пустынь, обладают запасами жира.

1) В пустыне организмы испытывают недостаток воды

2) в процессе окисления жиров образуется метаболическая вода

9. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки. Объясните их.

1.Улеводы представляют собой соединения углерода и водорода.

2.Различают три основных класса углеводов — моносахариды, дисахариды и полисахариды.

3.Наиболее распространенные моносахариды — сахароза и лактоза.

4.Они растворимы в воде и обладают сладким вкусом.

5.При расщеплении 1 г глюкозы выделяется 35,2 кДж энергии.

Ошибки допущены в предложениях 1, 3, 5.

1 — углерода и воды; 3 — дисахариды; 5 — 17,6 кДж.

10. Докажите, что клетка является саморегулирующейся системой.

ОТВЕТ: Клетка является системой, т.к. состоит из множества взаимосвязанных и взаимодействующих частей – органоидов и др. структур. Эта система является открытой, т.к. в нее поступают из окружающей среды вещества и энергия, в ней осуществляется обмен веществ. В клетке поддерживается относительно постоянный состав благодаря саморегуляции, осуществляемой на генетическом уровне. Клетка способна реагировать на раздражители.

11.Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, объясните их.
1). Большое значение в строении и жизнедеятельности организмов имеют белки.

2). Это биополимеры, мономерами которых являются азотистые основания.

3). Белки входят в состав плазматической мембраны.

4). Многие белки выполняют в клетке ферментативную функцию.

5). В молекулах белка зашифрована наследственная информация о признаках организма.

6). Молекулы белка и тРНК входят в состав рибосом.

Ответы

1. Ошибки допущены в предложениях:
1) 2 — мономерами белков являются аминокислоты;
2) 5 — наследственная информация о признаках организма зашифрована в молекулах ДНК;
3) 6- в состав рибосом входят молекулы рРНК, а не тРНК

12. Почему фермент пепсин, расщепляющий белки в кислой среде желудка, при попадании в двенадцатиперстную кишку теряет свою активность?

Пепсин активен в кислой среде, а в щелочной среде двенадцатиперстной кишки теряет свою активность

13. Объясните, почему изменение аминокислотного состава белка может привести к изменению его биологических свойств

1) первичная структура белка (последовательность аминокислот) определяет дальнейший характер укладки молекулы белка

2) изменение аминокислотного состава может изменить конформацию его молекулы

3) изменение конформации белковой молекулы приводит к разрушению активного центра молекулы и потере биологических свойств

14. Какова роль белков в организме?

Белки выполняют в организме следующие функции:

• строительную (в составе хрящей, сухожилий, волос, ногтей и т.д.);

• сократительную (актин и миозин мышечных волокон);

• транспортную (гемоглобин);

• каталитическую (ферменты);

• защитную (антитела);

• регуляторную (инсулин).

15.Раскройте функции белков, расположенных в плазматических мембранах клетки. Ответ:

1. строительная — входят в состав мембран;

2. транспортная — переносят молекулы и ионы через мембрану;

3. ферментативная — располагаются на мембране и ускоряют реакции обмена веществ

4. сигнальная — обеспечивают раздражимость клетки.

16. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны. Объясните их.

1.Все присутствующие в организме белки — ферменты.

2.Каждый фермент ускоряет течение нескольких химических реакций.

3.Активный центр фермента строго соответствует конфигурации субстрата, с которым он взаимодействует.

4.Активность ферментов не зависит от таких факторов, как температура, рН среды, и других факторов.

Ошибки допущены в предложениях 1, 2, 4.

1 — не все белки — ферменты;

2 — ферменты специфичны;

4 — активность ферментов зависит от этих и других факторов.

17. Почему некоторые аминокислоты называются незаменимыми?

Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организмах животных и человека, они должны поступать с растительной пищей и не могут быть заменены другими питательными веществами.

18. В чем состоит отличие ферментов от катализаторов неорганической природы?

Элементы ответа:

1) один фермент катализирует только одну реакцию;

2) активность ферментов ограничена довольно узкими температурными рамками;

3) ферменты активны при определенных значениях рН.

19. В чем сходство ферментов и неорганических катализаторов?

1) они снижают энергию активации (эта энергия необходима для того, чтобы заставить субстраты (вещества) вступить в реакцию)

2) они не изменяют направления реакции, а лишь изменяют скорость ее протекания

3) в катализируемой реакции всегда затрачивается меньше энергии, чем в некатализируемой

20. Почему повышение температуры выше 40° опасно для жизни?

Многие белки выполняют в клетках роль катализаторов -ферментов. Действуют ферменты только при определенной температуре (оптимально 38 °С) и рН среды. Длительное повышение температуры выше 38 °С вызывает изменение в структуре молекулы фермента (денатурацию), ее активность снижается, а затем прекращается. Это приводит к нарушению всего обмена веществ.

При температуре выше 40 °С происходит денатурация белков, в том числе ферментов.

21.Чем объясняется огромное разнообразие белков, образующихся в живых организмах? Укажите не менее трёх причин.

Ответ:

1) разнообразием аминокислот, входящих в состав молекул белков;

2) последовательностью расположения аминокислот в молекулах белка;

3) числом аминокислот, входящих в молекулы белков.

22. Одним из свойств белков является их способность к ренатурации. Что это такое и при каком условии она возможна?

Ренатурация — это восстановление природной структуры белка. Она возможна только в том случае, если не нарушена первичная структура белковой молекулы.

23.Какова природа большинства ферментов и почему они теряют активность при повышении уровня радиации?
Элементы ответа; 1) большинство ферментов — белки; 2) под действием радиации происходит денатурация, изменяется структура белка-фермента.

24. Почему опасно употреблять в пищу грибы, собранные около автомобильной трассы?

В них накапливаются ядовитые вещества (соли свинца и других тяжелых металлов), которые могут вызвать отравления и даже смертельный исход. Кроме того, соли тяжелых металлов вызывают денатурацию белков, из которых построен организм.

25. Какова причина отторжения пересаженных органов и тканей?

Иммунная реакция организма на чужеродные клетки и белки

26.Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.

1. Нуклеиновые кислоты — это биологические полимеры.

2. В клетке присутствуют два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.

3. Нуклеиновые кислоты состоят из нуклеотидов.

4. В состав ДНК и РНК входят одинаковые нуклеотиды.

5. Все нуклеиновые кислоты в клетке образуют двойные спирали.

Элементы ответа:

1) 4 — в состав ДНК входят дезоксирибонуклеотиды, а в состав РНК — рибонуклеотиды, кроме того нуклеотиды ДНК содержат азотистое основание тимин, а в РНК он отсутствует и заменен урацилом;

2) 5 — двойная спираль характерна для ДНК, а РНК — это одноцепочечная молекула.

27. Содержание нуклеотидов в цепи и РНК следующее: аденилового — 40%, гуанилового — 20%, цитидилового — 10%, урацилового — 30%. Определите процентный состав нуклеотидов участка двухцепочечной молекулы ДНК, являющегося матрицей для этой и РНК.

Элементы ответа:

1) В соответствии с правилом комплементарности в одиночной цепочке ДНК, являющейся матрицей для синтеза данной иРНК, имеется следующее содержание нуклеотидов: тимидинового — 40%, цитидилового — 20%, гуанилового — 10%, аденилового — 30%;

2) так как ДНК — это двухцепочечная молекула, построенная по принципу комплементарности, то в ней содержание тимидиновых остатков равно количеству адениловых, а суммарно их 40 + 30 = 70%, 35% адениловых и 35% тимидиновых. Аналогично суммарно цитидиловых и гуаниловых 20 + 10 = 30%, цитидиловых — 15% и

15% — гуаниловых.

28. Какие свойства ДНК подтверждают, что она носитель генетической информации?

Способность к репликации, комплементарность двух цепей, способность к транскрипции.

. Почему молекула ДНК длиной в 1 м умещается в клетке?

Потому что она скручивается в глобулу (шар).

30. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены. Объясните их.

1.Генетическая информация заключена в последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот.

2.Она передается от иРНК к ДНК.

3.Генетический код записан на «языке РНК».

4.Код состоит из четырех нуклеотидов.

5.Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном.

6.Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

7.У каждого живого организма свой генетический код.

Ошибки допущены в предложениях 2, 4, 6.

2 — информация передается от ДНК к иРНК; 4 — кодон состоит из трех нуклеотидов; б — генетический код универсален для всех организмов.
31. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.

1.Информационнная РНК синтезируется на молекуле ДНК.

2.Ее длина не зависит от объема копируемой информации.

3.Количество иРНК в клетке составляет 85% от всего количества в клетке.

4.В клетке существует три вида тРНК.

5.Каждая тРНК присоединяет определенную аминокислоту и транспортирует ее к рибосомам.

6.У эукариот тРНК намного длиннее, чем иРНК.

Ошибки допущены в предложениях 2, 3, 4, 6.

2 — зависит; 3 — 5 %; 4 — около 40 видов; 6 — гораздо короче (70—90 нуклеотидов).

32. Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?

Элементы ответа:

1) в ДНК хранится информация о первичной структуре молекул белка

2) с ДНК информация переписывается на иРНК, которая переносит ее из ядра к рибосоме, иРНК служит матрицей для сборки молекул белка

3) тРНК присоединяют аминокислоты и доставляют их к месту сборки молекулы белка — к рибосоме

33. В чем отличия ДНК и РНК?

Элементы ответа:

1) ДНК содержат дезоксирибозу, РНК — рибозу;

2) ДНК содержат тимин, РНК — урацил;

3) ДНК содержат две цепи, РНК, как правило, имеют лишь одну цепь;

4) цепи ДНК длиннее, чем РНК.

34. В чем заключается сходство в строении молекул белков и нуклеиновых кислот?

Белки и нуклеиновые кислоты — это полимеры, состоящие из мономеров, соединенных ковалентными связями. Молекулы белков и нуклеиновых кислот способны компактно укладываться.

35.В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка?

Ответ:

1) если в результате замены нуклеотида возникает другой кодон, кодирующий ту же аминокислоту;

2) если кодон, образовавшийся в результате замены нуклеотида, кодирует другую аминокислоту, но со сходными химическими свойствами, не изменяющую структуру белка;

3) если изменения нуклеотидов произойдут в межгенных или нефункционирующих участках ДНК.

36.Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?

Ответ:

1) содержат ДНК, в которой закодирована наследственная информация;

2) способны к самоудвоению за счёт репликации ДНК;

3) способны равномерно распределяться в клетках при делении, обеспечивая преемственность признаков.

37. Какую функцию в клетке выполняют молекулы РНК?

Информационные РНК доставляют информацию о белковых молекулах из ядра к месту синтеза белков, т. е. в рибосомы. Транспортные РНК приносят в рибосомы аминокислоты, из которых синтезируются полимерные цепи белков. Рибосомные РНК входят в состав самих рибосом, обеспечивая выполнение рибосомами их функций.

что все виды РНК участвуют в едином процессе — биосинтезе белков.

38.Чем обусловлена специфичность ДНК организма каждого вида?

1. Молекула ДНК отличаются числом нуклеотидов

2. последовательность нуклеотидов

3. числовым соотношением видов нуклеотида

Источник