Молекулярная биология и биохимия

Главное по теме

• Состав клетки: вода (около 70-80 %), белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, минеральные соли. Основные элементы: C, H, O, N.
• ДНК: две антипараллельные цепи, закрученные в спираль; нуклеотид = азотистое основание + дезоксирибоза + остаток фосфорной кислоты. Основания: А, Т, Г, Ц. Правило Чаргаффа и комплементарность: А = Т (две водородные связи), Г = Ц (три связи). Количество А равно Т, Г равно Ц.
• РНК: одна цепь, сахар рибоза, вместо тимина урацил (У). Виды: иРНК (переносит информацию), тРНК (приносит аминокислоты), рРНК (входит в рибосомы).
• Центральная догма: ДНК, РНК, белок. Транскрипция - синтез иРНК на ДНК (в ядре); трансляция - синтез белка на рибосоме по иРНК.
• Генетический код: триплетный (три нуклеотида кодируют одну аминокислоту, это кодон), универсальный, вырожденный (одну аминокислоту могут кодировать несколько кодонов), однозначный.
• Репликация - удвоение ДНК перед делением клетки, полуконсервативная: в каждой новой молекуле одна цепь старая, одна новая.
• Белки состоят из 20 видов аминокислот, соединённых пептидными связями. Структуры: первичная, вторичная, третичная, четвертичная. Функции: ферментативная, строительная, транспортная, защитная, двигательная.
• Углеводы: моносахариды (глюкоза), дисахариды (сахароза), полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин). Липиды: энергия, запас, строительство мембран, теплоизоляция.
• АТФ состоит из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты; при отщеплении фосфата выделяется энергия.
• Ферменты это белки-катализаторы, у каждого свой оптимум pH и температуры: пепсин желудка работает в сильнокислой среде (pH около 2), трипсин кишечника в слабощелочной (pH около 8). При сильном отклонении pH или нагреве выше 40-50 °C белок денатурирует, активный центр разрушается и фермент перестаёт работать. Цитохромы это белки с железом в мембране митохондрий, которые передают электроны по дыхательной цепи, за счёт чего синтезируется АТФ.

Задания с разбором

Где теряют баллы

• ДНК и РНК, правило Чаргаффа, генетический код (расчёт)

  Ловушка: Забывают, что A = T и G = C, а не A = G; в РНК вместо тимина урацил.

  Как решать: A + G = T + C, A = T, G = C. Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами (триплет). В РНК урацил вместо тимина.

• Белки, ферменты, биосинтез белка

  Ловушка: Думают, что трансляция идёт в ядре; ферменты считают углеводами.

  Как решать: Транскрипция в ядре: ДНК → иРНК. Трансляция на рибосомах: иРНК → белок. Ферменты это белки, их активность зависит от температуры и pH.

• Один или несколько ответов (2 балла)

  Ловушка: Отмечают один ответ, а верных два или три.

  Как решать: Каждый вариант как отдельный вопрос «да или нет». Лишняя отметка снимает балл.

Объяснение простыми словами

Все живые существа, от бактерии до слона, построены из одних и тех же веществ и читают наследственную информацию по одним правилам. Молекулярная биология изучает именно эти молекулы и процессы, а биохимия смотрит на их химические превращения. Эта тема для ЕНТ насыщена терминами и задачами на достраивание цепей, поэтому её стоит разобрать по шагам.

Начнём с состава клетки. Больше всего в ней воды, около 70-80 %. Вода растворяет вещества, участвует в реакциях и регулирует температуру. Из органических веществ в клетке есть белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Основные химические элементы: углерод, водород, кислород и азот. Минеральные соли поддерживают баланс внутри клетки: например, железо входит в гемоглобин, а йод нужен для тироксина.

Дальше в Biik: продолжение объяснения, видеоразбор и проверка из 8 заданий по этой теме.

Термины

Нуклеотид

Мономер нуклеиновых кислот: азотистое основание, сахар и остаток фосфорной кислоты.

ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота, хранит наследственную информацию в ядре и состоит из двух цепей.

РНК

Рибонуклеиновая кислота, одноцепочечная, участвует в синтезе белка.

Азотистые основания

Аденин, тимин, гуанин, цитозин в ДНК; в РНК вместо тимина урацил.

Комплементарность

Взаимное соответствие оснований: А с Т (в РНК с У), Г с Ц.

Двойная спираль

Пространственная структура ДНК из двух цепей, соединённых водородными связями; модель Уотсона и Крика.

Водородные связи

Слабые связи между основаниями двух цепей ДНК: две между А и Т, три между Г и Ц.

Репликация

Удвоение молекулы ДНК перед делением клетки, идёт в S-периоде интерфазы.

Транскрипция

Синтез иРНК по матрице ДНК в ядре.

Трансляция

Синтез белка на рибосоме по информации иРНК.

иРНК

Информационная (матричная) РНК, переносит копию гена из ядра к рибосоме.

тРНК

Транспортная РНК, приносит аминокислоты к рибосоме; имеет антикодон.

рРНК

Рибосомная РНК, входит в состав рибосом.

Кодон

Триплет нуклеотидов иРНК, кодирующий одну аминокислоту.

Антикодон

Триплет нуклеотидов тРНК, комплементарный кодону иРНК.

Генетический код

Система записи информации о последовательности аминокислот в белке с помощью триплетов нуклеотидов.

Ген

Участок ДНК, кодирующий последовательность аминокислот одного белка или РНК.

Аминокислоты

Мономеры белков; их 20 видов, содержат аминогруппу и карбоксильную группу.

Пептидная связь

Связь между аминокислотами в молекуле белка.

Первичная структура белка

Последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Денатурация

Нарушение структуры белка под действием нагревания, кислот, солей; может быть обратимой и необратимой.

Фермент

Белок-катализатор, ускоряющий химические реакции и обладающий специфичностью к субстрату.

Моносахариды

Простые сахара, например глюкоза, фруктоза, рибоза.

Полисахариды

Сложные углеводы из многих остатков глюкозы: крахмал, гликоген, целлюлоза.

Липиды

Жиры и жироподобные вещества, нерастворимые в воде; запасают энергию и входят в мембраны.

АТФ

Аденозинтрифосфат, универсальный источник энергии клетки.

Макроэлементы

Элементы, которых в клетке много: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, кальций.

Оптимум pH

Значение кислотности, при котором фермент работает лучше всего: у пепсина около 2, у трипсина около 8.

Цитохромы

Белки с атомом железа во внутренней мембране митохондрий; передают электроны по дыхательной цепи при кислородном этапе дыхания.