Строение ДНК и репликация
🌿 Биология · 9 класс
Что такое ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — это биополимер, в котором закодирована наследственная информация клетки. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль, открытую в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком. Мономерами ДНК служат нуклеотиды, каждый из которых состоит из трёх частей: азотистого основания, дезоксирибозы (сахар) и остатка фосфорной кислоты.
Азотистые основания
В состав ДНК входят четыре азотистых основания. Пуриновые — аденин (А) и гуанин (Г); пиримидиновые — тимин (Т) и цитозин (Ц). Именно последовательность оснований и хранит генетическую информацию.
Принцип комплементарности
Две цепи ДНК соединены водородными связями между основаниями по строгому правилу: аденин всегда напротив тимина, а гуанин — напротив цитозина. Это принцип комплементарности (правило Чаргаффа).
| Основание одной цепи | Парное основание | Число водородных связей |
|---|---|---|
| Аденин (А) | Тимин (Т) | 2 |
| Гуанин (Г) | Цитозин (Ц) | 3 |
Репликация ДНК
Репликация — это удвоение молекулы ДНК перед делением клетки. Она происходит в синтетический период (S) интерфазы. Двойная спираль расплетается, и на каждой материнской цепи фермент ДНК-полимераза достраивает новую цепь по принципу комплементарности.
Каждая дочерняя молекула состоит из одной старой и одной новой цепи. Поэтому такой способ удвоения называют полуконсервативным.
Частая ошибка: путать комплементарные пары. Запомните правило «А — Т, Г — Ц». Аденин никогда не образует пару с гуанином.
Пример достройки цепи
Если известна последовательность одной цепи, по принципу комплементарности легко записать вторую:
Цепь 1: А — Т — Г — Ц — Г — Т — А
Цепь 2: Т — А — Ц — Г — Ц — А — ТТак клетка точно копирует информацию, обеспечивая её передачу дочерним клеткам. Если в исходной цепи было, например, 30% аденина, то столько же будет тимина, а гуанина и цитозина — поровну в оставшейся доле. Это вытекает из правила комплементарности и помогает решать задачи на состав ДНК.
Ферменты репликации
В удвоении ДНК участвует несколько ферментов, каждый из которых выполняет свою работу. Их слаженное действие обеспечивает высокую точность копирования наследственной информации.
| Фермент | Функция при репликации |
|---|---|
| хеликаза | расплетает двойную спираль, разрывая водородные связи |
| ДНК-полимераза | достраивает новую цепь по принципу комплементарности |
| лигаза | сшивает фрагменты новой цепи в единую нить |
Значение точного копирования
Точность репликации очень высока: ошибки случаются крайне редко, а большинство из них исправляется специальными восстанавливающими системами клетки. Благодаря этому дочерние клетки получают такую же наследственную информацию, как и материнская. Если же ошибка не исправлена, она закрепляется как мутация и может передаться следующим поколениям. Поэтому репликация — это основа постоянства видов и одновременно источник наследственной изменчивости.
Биологическое значение
- Обеспечивает передачу наследственной информации при делении клетки.
- Лежит в основе бесполого и полового размножения.
- Гарантирует генетическую преемственность поколений.
- Редкие ошибки репликации служат источником мутаций.
Кратко о главном
- ДНК — двойная спираль из нуклеотидов, хранящая наследственную информацию.
- Азотистые основания: аденин, тимин, гуанин, цитозин.
- Принцип комплементарности: А — Т (2 связи), Г — Ц (3 связи).
- Репликация — полуконсервативное удвоение ДНК в S-период интерфазы.
- Каждая дочерняя молекула содержит одну старую и одну новую цепь.