Porównanie komórek z różnych królestw eukariontów. Porównanie komórek eukariotycznych i prokariotycznych. Cechy budowy komórek roślinnych, zwierzęcych i grzybów

Nauka zajmująca się badaniem budowy i funkcji komórek - cytologia .

Komórki mogą różnić się od siebie kształtem, strukturą i funkcją, chociaż podstawowe elementy strukturalne większości komórek są podobne. Systematyczne grupy komórek – prokariotyczny I eukariotyczny (prokarioty i eukarionty z superkrólestw) .

Komórki prokariotyczne nie zawierają prawdziwego jądra i szeregu organelli (królestwo rozdrobnionej komórki).
Komórki eukariotyczne zawierają jądro, w którym znajduje się dziedziczny aparat organizmu (superkrólestwa grzybów, roślin, zwierząt).

Każdy organizm rozwija się z komórki.
Dotyczy to organizmów, które urodziły się w wyniku rozmnażania bezpłciowego i płciowego. Dlatego komórkę uważa się za jednostkę wzrostu i rozwoju organizmu.

Według sposobu odżywiania i budowy komórek dzieli się je na królestwa :

• Drobyanki;
• Grzyby;
• Rośliny;
• Zwierząt.

Komórki bakteryjne (królestwo Drobyanka) mają: gęstą ścianę komórkową, jedną okrągłą cząsteczkę DNA (nukleoid), rybosomy. Komórkom tym brakuje wielu organelli charakterystycznych dla eukariotycznych komórek roślinnych, zwierzęcych i grzybów. Ze względu na sposób odżywiania bakterie dzielą się na fototrofy, chemotrofy i heterotrofy.

Komórki grzybów pokryta ścianą komórkową różniącą się składem chemicznym od ścian komórkowych roślin. Jako główne składniki zawiera chitynę, polisacharydy, białka i tłuszcze. Substancją rezerwową komórek grzybów i zwierząt jest glikogen.

Komórki roślinne zawierają: chloroplasty, leukoplasty i chromoplasty; są otoczone gęstą ścianą komórkową z celulozy i mają także wakuole z sokiem komórkowym. Wszystkie rośliny zielone są organizmami autotroficznymi.

U komórki zwierzęce brak gęstych ścian komórkowych. Otoczone są błoną komórkową, przez którą następuje wymiana substancji z otoczeniem.

ZADANIA TEMATYCZNE

Część A

A1. Które z poniższych stwierdzeń jest zgodne z teorią komórkową?
1) komórka jest elementarną jednostką dziedziczności
2) komórka jest jednostką reprodukcyjną
3) komórki wszystkich organizmów różnią się budową
4) komórki wszystkich organizmów mają różny skład chemiczny

A2. Przedkomórkowe formy życia obejmują:
1) drożdże
2) penicillium
3) bakterie
4) wirusy

A3. Komórka roślinna różni się od komórki grzyba budową:
1) rdzenie
2) mitochondria
3) ściana komórkowa
4) rybosomy

A4. Jedna komórka składa się z:
1) wirus grypy i ameba
2) grzyb śluzowy i len z kukułką
3) planaria i volvox
4) euglena zielona i orzęski pantofelkowe

A5. Komórki prokariotyczne mają:
1) rdzeń
2) mitochondria
3) Aparat Golgiego
4) rybosomy

A6. Na gatunek komórki wskazuje się:
1) kształt rdzenia
2) liczba chromosomów
3) struktura membranowa
4) pierwotna struktura białka

A7. Rolą teorii komórki w nauce jest
1) otwarcie jądra komórkowego
2) otwarcie celi
3) uogólnienie wiedzy o budowie organizmów
4) odkrycie mechanizmów metabolicznych

Część B

W 1. Wybierz cechy charakterystyczne tylko dla komórek roślinnych
1) istnieją mitochondria i rybosomy
2) ściana komórkowa zbudowana z celulozy
3) są chloroplasty
4) substancja magazynująca – glikogen
5) substancja rezerwowa – skrobia
6) jądro jest otoczone podwójną błoną

O 2. Wybierz cechy, które wyróżniają królestwo Bakterii od reszty królestw świata organicznego.
1) heterotroficzny sposób odżywiania
2) autotroficzny sposób odżywiania
3) obecność nukleoidu
4) brak mitochondriów
5) brak rdzenia
6) obecność rybosomów

VZ. Znajdź zgodność między cechami strukturalnymi komórki a królestwami, do których te komórki należą

Część C

C1. Podaj przykłady komórek eukariotycznych nieposiadających jądra.
C2. Udowodnij, że teoria komórkowa uogólniła wiele odkryć biologicznych i przewidziała nowe odkrycia.

Struktury te, mimo jedności pochodzenia, wykazują znaczne różnice.

Ogólny plan budowy komórki

Rozważając komórki, należy przede wszystkim pamiętać o podstawowych wzorcach ich rozwoju i budowie. Mają wspólne cechy strukturalne i składają się ze struktur powierzchniowych, cytoplazmy i struktur stałych - organelli. W wyniku aktywności życiowej odkładają się w nich substancje organiczne zwane inkluzjami. Nowe komórki powstają w wyniku podziału komórek matczynych. Podczas tego procesu z jednej oryginalnej mogą powstać dwie lub więcej młodych struktur, które są dokładną kopią genetyczną struktur pierwotnych. Komórki o jednolitych cechach strukturalnych i funkcjach łączą się w tkanki. To z tych struktur następuje powstawanie narządów i ich układów.

Porównanie komórek roślinnych i zwierzęcych: tabela

Na tabeli można łatwo zobaczyć wszystkie podobieństwa i różnice w komórkach obu kategorii.

Funkcje do porównania	komórka roślinna	komórka zwierzęca
Cechy ściany komórkowej	Składa się z polisacharydu celulozy.	Jest to glikokaliks, cienka warstwa składająca się ze związków białek z węglowodanami i lipidami.
Obecność centrum komórkowego	Występuje tylko w komórkach roślin niższych glonów.	Znaleziono we wszystkich komórkach.
Obecność i lokalizacja rdzenia	Rdzeń znajduje się w strefie przyściennej.	Jądro znajduje się w środku komórki.
Obecność plastydów	Obecność trzech rodzajów plastydów: chloro-, chromo- i leukoplastów.	Nic.
Zdolność do fotosyntezy	Występuje na wewnętrznej powierzchni chloroplastów.	Nie jest w stanie.
Metoda odżywiania	Autotroficzny.	Heterotroficzny.
Wakuole	Są duże	Trawienne i
Węglowodany magazynujące	Skrobia.	Glikogen.

Główne różnice

Porównanie komórek roślinnych i zwierzęcych wskazuje na szereg różnic w cechach ich budowy, a co za tym idzie, w procesach życiowych. Zatem pomimo jedności ogólnego planu, ich aparat powierzchniowy różni się składem chemicznym. Celuloza będąca częścią ściany komórkowej roślin nadaje im trwały kształt. Przeciwnie, glikokaliks zwierzęcy jest cienką elastyczną warstwą. Jednak najważniejszą zasadniczą różnicą między tymi komórkami a organizmami, które tworzą, jest sposób, w jaki się odżywiają. Rośliny mają w cytoplazmie zielone plastydy zwane chloroplastami. Na ich wewnętrznej powierzchni zachodzi złożona reakcja chemiczna, podczas której woda i dwutlenek węgla przekształcają się w monosacharydy. Proces ten zachodzi tylko w obecności światła słonecznego i nazywa się fotosyntezą. Produktem ubocznym reakcji jest tlen.

wnioski

Porównaliśmy więc komórki roślinne i zwierzęce, ich podobieństwa i różnice. Cechami wspólnymi są plan budowy, procesy i skład chemiczny, podział i kod genetyczny. Jednocześnie komórki roślinne i zwierzęce zasadniczo różnią się sposobem odżywiania organizmów, które tworzą.

Wszystkie organizmy o strukturze komórkowej dzielą się na dwie grupy: przedjądrowe (prokarioty) i jądrowe (eukarioty).

Komórki prokariotów, do których zaliczają się bakterie, w przeciwieństwie do eukariontów, mają stosunkowo prostą budowę. Komórka prokariotyczna nie ma zorganizowanego jądra, zawiera tylko jeden chromosom, który nie jest oddzielony od reszty komórki błoną, ale leży bezpośrednio w cytoplazmie. Jednakże rejestruje również wszystkie informacje dziedziczne komórki bakteryjnej.

Cytoplazma prokariotów w porównaniu z cytoplazmą komórek eukariotycznych jest znacznie uboższa pod względem składu strukturalnego. Istnieje wiele mniejszych rybosomów niż w komórkach eukariotycznych. Funkcjonalną rolę mitochondriów i chloroplastów w komórkach prokariotycznych pełnią specjalne, raczej prosto zorganizowane fałdy błonowe.

Komórki prokariotyczne, podobnie jak komórki eukariotyczne, są pokryte błoną plazmatyczną, na której znajduje się błona komórkowa lub kapsułka śluzowa. Pomimo względnej prostoty prokarioty są typowymi niezależnymi komórkami.

Charakterystyka porównawcza komórek eukariotycznych. Struktura różnych komórek eukariotycznych jest podobna. Ale wraz z podobieństwami między komórkami organizmów różnych królestw żywej natury zauważalne są różnice. Dotyczą one zarówno cech strukturalnych, jak i biochemicznych.

Komórka roślinna charakteryzuje się obecnością różnych plastydów, dużej centralnej wakuoli, która czasami wypycha jądro na obwód, a także ściany komórkowej znajdującej się na zewnątrz błony komórkowej, składającej się z celulozy. W komórkach roślin wyższych w centrum komórkowym brakuje centrioli, która występuje tylko w algach. Rezerwowym węglowodanem odżywczym w komórkach roślinnych jest skrobia.

W komórkach przedstawicieli królestwa grzybów ściana komórkowa składa się zwykle z chityny, substancji, z której zbudowany jest egzoszkielet stawonogów. Jest centralna wakuola, nie ma plastydów. Tylko niektóre grzyby mają centriolę w środku komórki. Węglowodanem magazynującym komórki grzybów jest glikogen.

Komórki zwierzęce nie mają gęstej ściany komórkowej ani plastydów. W komórce zwierzęcej nie ma centralnej wakuoli. Centriola jest charakterystyczna dla centrum komórkowego komórek zwierzęcych. Glikogen jest także węglowodanem rezerwowym w komórkach zwierzęcych.

Pytanie nr 6. Cykle życiowe i mitotyczne komórek

Ważną właściwością komórki jako układu żywego jest jej zdolność do samoreprodukcji, która leży u podstaw procesów wzrostu, rozwoju i reprodukcji organizmów. Komórki organizmu narażone są na działanie różnych szkodliwych czynników, zużywają się i starzeją. Dlatego każda pojedyncza komórka musi ostatecznie umrzeć. Aby organizm mógł dalej żyć, musi wytwarzać nowe komórki w takim samym tempie, w jakim umierają stare. Dlatego podział komórek jest obowiązkowym warunkiem życia wszystkich żywych organizmów. Jednym z głównych typów podziału komórek jest mitoza. Mitoza to podział jądra komórkowego, w wyniku którego powstają dwie komórki potomne z tym samym zestawem chromosomów co komórka macierzysta. Po podziale jądra następuje podział cytoplazmy. Podział mitotyczny prowadzi do wzrostu liczby komórek, co zapewnia procesy wzrostu, regeneracji i wymiany komórek u wszystkich wyższych zwierząt i roślin. W organizmach jednokomórkowych mitoza jest mechanizmem rozmnażania bezpłciowego. Chromosomy odgrywają główną rolę w procesie podziału komórek, ponieważ zapewniają przekazywanie informacji dziedzicznej i uczestniczą w regulacji metabolizmu komórkowego.

Cykl procesów zachodzących od powstania komórki do jej podziału na komórki potomne nazywa się cyklem komórkowym. Podczas interfazy cyklu ilość DNA w chromosomach podwaja się. Mitoza zapewnia stabilność genetyczną kolejnych pokoleń komórek.

Życie i cykle komórkowe komórek

Możliwe kierunki

Periodyzacja

W życiu komórki rozróżnia się cykl życia i cykl komórkowy. Cykl życiowy jest znacznie dłuższy – jest to okres od powstania komórki w wyniku podziału komórki macierzystej do kolejnego odcinka czyli śmierci komórki. Przez całe życie komórki rosną, różnicują się i pełnią określone funkcje. Cykl komórkowy jest znacznie krótszy. Jest to właściwy proces przygotowania do podziału (interfaza) i samego podziału (mitoza). Dlatego cykl ten nazywany jest również mitotycznym. Taka periodyzacja (na cyklu życiowym i cyklu mitotycznym) jest dość konwencjonalna, gdyż życie komórki jest procesem ciągłym, niepodzielnym. Zatem w okresie embrionalnym, kiedy komórki szybko się dzielą, cykl życiowy pokrywa się z komórkowym (mitotycznym). Po zróżnicowanych komórkach, gdy każda z nich pełni określoną funkcję, cykl życiowy jest długi od mitotycznego. Cykl komórkowy składa się z interfazy, mitozy i cytokinezy. Długość cyklu komórkowego jest różna u różnych organizmów.

Interfaza to przygotowanie komórki do podziału i stanowi 90% całego cyklu komórkowego. Na tym etapie zachodzą najbardziej aktywne procesy metaliczne. Rdzeń ma jednorodny wygląd - wypełniony jest cienką siateczką, składającą się z dość długich i cienkich połączonych ze sobą nitek - chromonemata. Jądro ma odpowiedni kształt, jest otoczone dwusferyczną błoną jądrową z porami o średnicy około 40 µm. W jądrze międzyfazowym następuje przygotowanie do podziału, interfaza dzieli się na pewne okresy: G1 – okres poprzedzający replikację DNA; S-okres replikacji DNA; G2 to okres od końca replikacji do początku mitozy. Czas trwania każdego okresu można określić metodą autoradiografii.

Okres presyntetyczny (G1 – z angielskiej luki – interwał) rozpoczyna się bezpośrednio po przekroju. Zachodzą tu następujące procesy biochemiczne: synteza cząsteczek wielkocząsteczkowych niezbędnych do budowy chromosomów i aparatu achromatycznego (DNA, RNA, histony i inne białka), zwiększa się liczba rybosomów i mitochondriów, następuje gromadzenie materiału energetycznego w celu realizacji przegrupowań strukturalnych i złożonych ruchów podczas podziału. Komórka rośnie szybko i może spełniać swoją funkcję. Zbiór materiału genetycznego będzie wynosił 2p2s.

W okresie syntezy (S) DNA podwaja się, każdy chromosom w wyniku replikacji tworzy dla siebie podobną strukturę. Następuje synteza RNA i białek, aparat mitotyczny i dokładne podwojenie centrioli. Rozchodzą się w różnych kierunkach, tworząc dwa bieguny. Zbiór materiału genetycznego to 2p4s. Następnie następuje okres postsyntetyczny (G2) – komórka magazynuje energię. Trwa synteza białek wrzeciona achromatyny i trwają przygotowania do mitozy. Materiał genetyczny to 2p4s. Gdy komórka osiągnie określony stan: akumulację białek, podwojenie ilości DNA itp., jest gotowa do podziału – mitozy

Zgodnie z ich strukturą komórki wszystkich żywych organizmów można podzielić na dwie duże sekcje: organizmy niejądrowe i jądrowe.

Aby porównać budowę komórek roślinnych i zwierzęcych, należy stwierdzić, że obie te struktury należą do nadkrólestwa eukariontów, co oznacza, że ​​zawierają błonę błonową, morfologicznie ukształtowane jądro oraz organelle o różnym przeznaczeniu.

W kontakcie z

Koledzy z klasy

	Warzywo	Zwierzę
Metoda odżywiania	Autotroficzny	Heterotroficzny
Ściana komórkowa	Znajduje się na zewnątrz i jest reprezentowany przez powłokę celulozową. Nie zmienia swojego kształtu	Nazywany glikokaliksem, jest cienką warstwą komórek o charakterze białkowym i węglowodanowym. Konstrukcja może zmienić swój kształt.
Centrum komórek	NIE. Można go znaleźć tylko w roślinach niższych	Jeść
Dział	Pomiędzy strukturami potomnymi powstaje przegroda	Pomiędzy strukturami potomnymi powstaje zwężenie
Węglowodany magazynujące	Skrobia	Glikogen
Plastydy	Chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty; różnią się od siebie w zależności od koloru	NIE
Wakuole	Duże wgłębienia wypełnione sokiem komórkowym. Zawierają dużą ilość składników odżywczych. Zapewnij ciśnienie turgorowe. W komórce jest ich stosunkowo niewiele.	Liczne drobne trawienne, niektóre kurczliwe. Struktura jest inna w przypadku wakuoli roślinnych.

Cechy struktury komórki roślinnej:

Cechy struktury komórki zwierzęcej:

Krótkie porównanie komórek roślinnych i zwierzęcych

Co z tego wynika

1. Zasadnicze podobieństwo cech strukturalnych i składu molekularnego komórek roślinnych i zwierzęcych wskazuje na związek i jedność ich pochodzenia, najprawdopodobniej od jednokomórkowych organizmów wodnych.
2. Obydwa gatunki zawierają wiele pierwiastków układu okresowego, które występują głównie w postaci złożonych związków o charakterze nieorganicznym i organicznym.
3. Różni się jednak tym, że w procesie ewolucji te dwa typy komórek oddaliły się od siebie, ponieważ Mają zupełnie różne metody ochrony przed różnymi niekorzystnymi wpływami środowiska zewnętrznego, a także mają różne metody odżywiania się.
4. Komórka roślinna różni się od komórki zwierzęcej głównie mocną otoczką złożoną z celulozy; specjalne organelle - chloroplasty zawierające w swoim składzie cząsteczki chlorofilu, za pomocą których przeprowadzamy fotosyntezę; i dobrze rozwinięte wakuole z zapasem składników odżywczych.

Ściana komórkowa: eukarionty Występuje w roślinach, grzybach; nieobecny u zwierząt u zwierząt. Składa się z celulozy (w roślinach) lub chityny (w grzybach). Prokarioty: Tak. Składa się z polimerowych cząsteczek białka i węglowodanów

Błona komórkowa (plazma) eukarioty Prokarioty istnieją.

Jądro: u eukariontów Obecne i otoczone błoną u prokariotów Region jądrowy; brak błony jądrowej

Pro i eukarionty mają cytoplazmę

Chromosomy eukarionty Liniowe, zawierają białko. Transkrypcja zachodzi w jądrze, translacja w cytoplazmie.prokarioty.Pierścień; praktycznie nie zawierają białka. Transkrypcja i translacja zachodzą w cytoplazmie

Siateczka śródplazmatyczna (ER) u eukariontów Tak, u prokariotów Nie

Eukarionty mają rybosomy, Prokarioty je mają, ale są mniejsze.

Kompleks Golgiego u eukariontów Tak u prokariotów Nie

Lizosomy u eukariontów Tak u prokariotów Nie

Mitochondria u eukariotów Tak U prokariotów Nie

Większość komórek ma wakuole u eukariontów, u prokariotów nie

Rzęski i wici u eukariontów Występują we wszystkich organizmach z wyjątkiem roślin wyższych Prokarioty Występują w niektórych bakteriach

Chloroplasty u eukariotów. Mają je komórki roślinne. Mają je prokarioty. Nie. Fotosynteza zieleni i fioletu zachodzi w bakteriochlorofilach (pigmentach)

Mikrotubule, mikrofilamenty u eukariontów Tak u prokariotów Nie

10.Skład chemiczny komórki

W komórkach odkryto około 60 elementów układu okresowego Mendelejewa, które występują także w przyrodzie nieożywionej. Jest to jeden z dowodów na wspólność przyrody żywej i nieożywionej. W organizmach żywych najliczniej występuje wodór, tlen, węgiel i azot, które stanowią około 98% masy komórek. Wynika to ze specyficznych właściwości chemicznych wodoru, tlenu, węgla i azotu, w wyniku czego okazały się one najbardziej odpowiednie do tworzenia cząsteczek pełniących funkcje biologiczne. Te cztery pierwiastki są zdolne do tworzenia bardzo silnych wiązań kowalencyjnych poprzez łączenie w pary elektronów należących do dwóch atomów. Kowalencyjnie związane atomy węgla mogą tworzyć szkielet niezliczonych różnych cząsteczek organicznych. Ponieważ atomy węgla łatwo tworzą wiązania kowalencyjne z tlenem, wodorem, azotem i siarką, cząsteczki organiczne osiągają wyjątkową złożoność i różnorodność strukturalną.

Oprócz czterech głównych pierwiastków znajdujących się w komórce w zauważalnych ilościach (10 S i 100 S ułamki procenta) zawierają żelazo, potas, sód, wapń, magnez, chlor, fosfor i siarkę. Wszystkie pozostałe pierwiastki (cynk, miedź, jod, fluor, kobalt, mangan itp.) występują w komórce w bardzo małych ilościach i dlatego nazywane są pierwiastkami śladowymi.

Pierwiastki chemiczne wchodzą w skład związków nieorganicznych i organicznych. Do związków nieorganicznych zalicza się wodę, sole mineralne, dwutlenek węgla, kwasy i zasady. Związki organiczne to białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, tłuszcze (lipidy) i lipidy. Oprócz tlenu, wodoru, węgla i azotu mogą zawierać inne pierwiastki. Niektóre białka zawierają siarkę. Fosfor jest składnikiem kwasów nukleinowych. Cząsteczka hemoglobiny zawiera żelazo, magnez bierze udział w budowie cząsteczki chlorofilu. Mikroelementy, pomimo niezwykle niskiej zawartości w organizmach żywych, odgrywają ważną rolę w procesach życiowych. Jod jest częścią hormonu tarczycy - tyroksyna, kobalt jest częścią witaminy B 12 . hormon wysepkowej części trzustki – insulina – zawiera cynk. U niektórych ryb miedź zastępuje żelazo w cząsteczkach pigmentu przenoszącego tlen.

11, Substancje nieorganiczne

N 2 O jest najpowszechniejszym związkiem w organizmach żywych. Jego zawartość w różnych komórkach jest dość zróżnicowana: od 10% w szkliwie zębów do 98% w ciele meduzy, ale średnio stanowi około 80% masy ciała. Niezwykle istotna rola wody we wspieraniu procesów życiowych wynika z jej właściwości fizykochemicznych. Polarność cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych sprawiają, że woda jest dobrym rozpuszczalnikiem ogromnej liczby substancji. Większość reakcji chemicznych zachodzących w komórce może zachodzić tylko w roztworze wodnym. Woda bierze także udział w wielu przemianach chemicznych.

Całkowita liczba wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami wody zmienia się w zależności od t °. O godz ° Kiedy lód się topi, około 15% wiązań wodorowych zostaje zniszczonych, w temperaturze 40°C – połowa. Po przejściu do stanu gazowego wszystkie wiązania wodorowe ulegają zniszczeniu. Wyjaśnia to wysoką pojemność cieplną właściwą wody. Kiedy zmienia się temperatura środowiska zewnętrznego, woda pochłania lub uwalnia ciepło w wyniku zerwania lub powstania nowych wiązań wodorowych. W ten sposób wahania temperatury wewnątrz ogniwa okazują się mniejsze niż w otoczeniu. Wysokie ciepło parowania leży u podstaw wydajnego mechanizmu wymiany ciepła u roślin i zwierząt.

Woda jako rozpuszczalnik bierze udział w zjawiskach osmozy, która odgrywa ważną rolę w życiu komórek organizmu. Osmoza polega na przenikaniu cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do roztworu substancji. Błony półprzepuszczalne to takie, które umożliwiają przejście cząsteczek rozpuszczalnika, ale nie pozwalają na przejście cząsteczek substancji rozpuszczonej (lub jonów). Dlatego osmoza jest jednokierunkową dyfuzją cząsteczek wody w kierunku roztworu.

Sole mineralne.

Większość substancji nieorganicznych w komórkach ma postać soli w stanie zdysocjowanym lub stałym. Stężenie kationów i anionów w komórce i w jej otoczeniu nie jest takie samo. Komórka zawiera sporo K i dużo Na. W środowisku pozakomórkowym, na przykład w osoczu krwi, w wodzie morskiej, przeciwnie, jest dużo sodu i mało potasu. Drażliwość komórek zależy od stosunku stężeń jonów Na+, K+, Ca2+, Mg2+. W tkankach zwierząt wielokomórkowych K jest częścią substancji wielokomórkowej, która zapewnia spójność komórek i ich uporządkowany układ. Ciśnienie osmotyczne w komórce i jego właściwości buforujące w dużej mierze zależą od stężenia soli. Buforowanie to zdolność komórki do utrzymywania lekko zasadowego odczynu jej zawartości na stałym poziomie. Buforowanie wewnątrz ogniwa zapewniają głównie jony H2PO4 i HPO42-. W płynach zewnątrzkomórkowych i krwi rolę buforu pełnią H2CO3 i HCO3-. Aniony wiążą jony H i jony wodorotlenkowe (OH-), dzięki czemu reakcja wewnątrz komórki z płynami pozakomórkowymi pozostaje praktycznie niezmieniona. Nierozpuszczalne sole mineralne (na przykład fosforan Ca) zapewniają wytrzymałość tkanki kostnej kręgowców i muszli mięczaków.

12.Substancje organiczne komórki

Wiewiórki.

Wśród substancji organicznych komórki białka zajmują pierwsze miejsce zarówno pod względem ilości (10–12% całkowitej masy komórki), jak i znaczenia. Białka to polimery wielkocząsteczkowe (o masie cząsteczkowej od 6000 do 1 miliona i więcej), których monomerami są aminokwasy. Organizmy żywe wykorzystują 20 aminokwasów, chociaż jest ich znacznie więcej. Każdy aminokwas zawiera grupę aminową (-NH2), która ma właściwości zasadowe, oraz grupę karboksylową (-COOH), która ma właściwości kwasowe. Dwa aminokwasy łączą się w jedną cząsteczkę poprzez utworzenie wiązania HN-CO, uwalniając cząsteczkę wody. Wiązanie pomiędzy grupą aminową jednego aminokwasu i grupą karboksylową innego nazywa się wiązaniem peptydowym. Białka to polipeptydy zawierające dziesiątki i setki aminokwasów. Cząsteczki różnych białek różnią się między sobą masą cząsteczkową, liczbą, składem aminokwasów i kolejnością ich umiejscowienia w łańcuchu polipeptydowym. Jest zatem jasne, że białka są niezwykle różnorodne; ich liczbę we wszystkich typach organizmów żywych szacuje się na 1010–1012.

Łańcuch jednostek aminokwasowych połączonych kowalencyjnie wiązaniami peptydowymi w określonej sekwencji nazywany jest pierwotną strukturą białka. W komórkach białka wyglądają jak spiralnie skręcone włókna lub kulki (kuleczki). Wyjaśnia to fakt, że w naturalnym białku łańcuch polipeptydowy jest ułożony w ściśle określony sposób, w zależności od struktury chemicznej wchodzących w jego skład aminokwasów.

Najpierw łańcuch polipeptydowy składa się w spiralę. Przyciąganie zachodzi pomiędzy atomami sąsiednich zwojów i powstają wiązania wodorowe, w szczególności pomiędzy grupami NH i CO zlokalizowanymi na sąsiednich zwojach. Łańcuch aminokwasów skręcony w formie spirali tworzy drugorzędową strukturę białka. W wyniku dalszego fałdowania helisy powstaje konfiguracja specyficzna dla każdego białka, zwana strukturą trzeciorzędową. Struktura trzeciorzędowa wynika z działania sił kohezji pomiędzy rodnikami hydrofobowymi obecnymi w niektórych aminokwasach i wiązaniami kowalencyjnymi pomiędzy grupami SH aminokwasu cysteiny (wiązania S-S). Liczba aminokwasów z rodnikami hydrofobowymi i cysteiną oraz kolejność ich ułożenia w łańcuchu polipeptydowym są specyficzne dla każdego białka. W konsekwencji cechy trzeciorzędowej struktury białka są zdeterminowane jego strukturą pierwszorzędową. Białko wykazuje aktywność biologiczną jedynie w postaci struktury trzeciorzędowej. Dlatego zastąpienie choćby jednego aminokwasu w łańcuchu polipeptydowym może prowadzić do zmiany konfiguracji białka i zmniejszenia lub utraty jego aktywności biologicznej.

W niektórych przypadkach cząsteczki białka łączą się ze sobą i mogą pełnić swoją funkcję jedynie w postaci kompleksów. Hemoglobina jest zatem kompleksem czterech cząsteczek i tylko w takiej postaci jest w stanie przyłączać i transportować tlen.Takie agregaty reprezentują czwartorzędową strukturę białka.

Ze względu na skład białka dzieli się na dwie główne klasy – proste i złożone. Proste białka składają się wyłącznie z aminokwasów, kwasów nukleinowych (nukleotydów), lipidów (lipoprotein), Me (metaloprotein), P (fosfoprotein).

Funkcje białek w komórce są niezwykle różnorodne. Jedną z najważniejszych jest funkcja konstrukcyjna: białka biorą udział w tworzeniu wszystkich błon komórkowych i organelli komórkowych, a także struktur wewnątrzkomórkowych. Enzymatyczna (katalityczna) rola białek jest niezwykle istotna. Enzymy przyspieszają reakcje chemiczne zachodzące w komórce 10 i 100 milionów razy. Funkcje motoryczne zapewniają specjalne białka kurczliwe. Białka te biorą udział we wszystkich rodzajach ruchów, do jakich zdolne są komórki i organizmy: migotaniu rzęsek i trzepotaniu wici u pierwotniaków, skurczach mięśni u zwierząt, ruchu liści u roślin itp. Funkcja transportowa białek polega na: przyłączają pierwiastki chemiczne (np. hemoglobina dodaje O) lub substancje biologicznie czynne (hormony) i przekazują je do tkanek i narządów organizmu. Funkcja ochronna wyraża się w postaci wytwarzania specjalnych białek, zwanych przeciwciałami, w odpowiedzi na przenikanie obcych białek lub komórek do organizmu. Przeciwciała wiążą i neutralizują obce substancje. Białka odgrywają ważną rolę jako źródła energii. Z pełnym podziałem 1g. Uwalnia się 17,6 kJ (~4,2 kcal) białek.

Węglowodany.

Węglowodany lub sacharydy to substancje organiczne o wzorze ogólnym (CH2O)n. Większość węglowodanów ma dwukrotnie większą liczbę atomów H niż liczba atomów O, jak w cząsteczkach wody. Dlatego substancje te nazwano węglowodanami.

W żywej komórce węglowodany występują w ilościach nieprzekraczających 1-2, czasem 5% (w wątrobie, mięśniach). Najbogatsze w węglowodany są komórki roślinne, których zawartość w niektórych przypadkach sięga 90% suchej masy (nasiona, bulwy ziemniaka itp.).

Węglowodany są proste i złożone. Węglowodany proste nazywane są monosacharydami. W zależności od liczby atomów węglowodanów w cząsteczce monosacharydy nazywane są triozami, tetrozami, pentozami lub heksozami. Spośród sześciu monosacharydów węglowych – heksoz – najważniejsze to glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza zawarta jest we krwi (0,1-0,12%). Pentozy, ryboza i dezoksyryboza, występują w kwasach nukleinowych i ATP. Jeśli dwa monosacharydy połączą się w jedną cząsteczkę, związek nazywa się disacharydem. Cukier stołowy, otrzymywany z trzciny cukrowej lub buraków cukrowych, składa się z jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki fruktozy, cukier mleczny – glukozy i galaktozy.

Węglowodany złożone utworzone przez wiele monosacharydów nazywane są polisacharydami. Monomerem polisacharydów takich jak skrobia, glikogen, celuloza jest glukoza.

Węglowodany spełniają dwie główne funkcje: budulcową i energetyczną. Celuloza tworzy ściany komórek roślinnych. Złożona chityna polisacharydowa służy jako główny składnik strukturalny egzoszkieletu stawonogów. Chityna pełni także u grzybów funkcję konstrukcyjną. Węglowodany pełnią rolę głównego źródła energii w komórce. Podczas procesu utleniania 1g. Uwalnia się 17,6 kJ (~4,2 kcal) węglowodanów. Skrobia w roślinach i glikogen u zwierząt odkładają się w komórkach i służą jako rezerwa energii.

Kwasy nukleinowe.

Znaczenie kwasów nukleinowych w komórce jest bardzo duże. Specyfika ich struktury chemicznej zapewnia możliwość przechowywania, przekazywania i dziedziczenia do komórek potomnych informacji o strukturze cząsteczek białka syntetyzowanych w każdej tkance na pewnym etapie indywidualnego rozwoju. Ponieważ większość właściwości i cech komórek jest determinowana przez białka, jasne jest, że stabilność kwasów nukleinowych jest najważniejszym warunkiem prawidłowego funkcjonowania komórek i całych organizmów. Wszelkie zmiany w strukturze komórek lub działaniu procesów fizjologicznych w nich zachodzących, wpływając w ten sposób na aktywność życiową. Badanie struktury kwasów nukleinowych jest niezwykle istotne dla zrozumienia dziedziczenia cech w organizmach oraz wzorców funkcjonowania zarówno pojedynczych komórek, jak i układów komórkowych – tkanek i narządów.

Istnieją 2 rodzaje kwasów nukleinowych – DNA i RNA.

DNA jest polimerem składającym się z dwóch helis nukleotydowych ułożonych w podwójną helisę. Monomery cząsteczek DNA to nukleotydy składające się z zasady azotowej (adeniny, tyminy, guaniny lub cytozyny), węglowodanu (deoksyrybozy) i reszty kwasu fosforowego. Zasady azotowe w cząsteczce DNA są połączone ze sobą nierówną liczbą wiązań H i ułożone parami: adenina (A) jest zawsze przeciw tyminie (T), guanina (G) przeciwko cytozynie (C). Rozmieszczenie nukleotydów w cząsteczce DNA można schematycznie przedstawić w następujący sposób:

Diagram pokazuje, że nukleotydy są ze sobą połączone nie losowo, ale selektywnie. Zdolność do selektywnego oddziaływania adeniny z tyminą i guaniny z cytozyną nazywa się komplementarnością. Uzupełniające oddziaływanie niektórych nukleotydów tłumaczy się osobliwościami przestrzennego rozmieszczenia atomów w ich cząsteczkach, które pozwalają im zbliżyć się i utworzyć wiązania wodorowe. W łańcuchu polinukleotydowym sąsiadujące nukleotydy są połączone ze sobą poprzez resztę cukru (deoksyrybozy) i kwasu fosforowego.

RNA, podobnie jak DNA, jest polimerem, którego monomerami są nukleotydy. Zasady azotowe trzech nukleotydów są takie same, jak te, które tworzą DNA (A, G, C); czwarty – uracyl (U) – występuje w cząsteczce RNA zamiast tyminy. Nukleotydy RNA różnią się od nukleotydów DNA budową zawartych w nich węglowodanów (ryboza zamiast dezoksyrybozy).

W łańcuchu RNA nukleotydy łączą się poprzez utworzenie wiązań kowalencyjnych pomiędzy rybozą jednego nukleotydu i resztą kwasu fosforowego innego.

Struktura różni się w przypadku dwuniciowego RNA. Dwuniciowe RNA są strażnikami informacji genetycznej w wielu wirusach, tj. Pełnią funkcje chromosomów. Jednoniciowy RNA przenosi informację o budowie białek z chromosomu do miejsca ich syntezy i bierze udział w syntezie białek.

Istnieje kilka typów jednoniciowego RNA. Ich nazwy są określone przez ich funkcję lub lokalizację w komórce. Większość RNA w cytoplazmie (do 80-90%) to rybosomalny RNA (rRNA), zawarty w rybosomach. Cząsteczki rRNA są stosunkowo małe i składają się średnio z 10 nukleotydów. Inny rodzaj RNA (mRNA), który niesie informację o sekwencji aminokwasów w białkach, które muszą zostać zsyntetyzowane w rybosomy. Rozmiar tych RNA zależy od długości regionu DNA, z którego zostały zsyntetyzowane. Transferowe RNA pełnią kilka funkcji. Dostarczają aminokwasy do miejsca syntezy białka, „rozpoznają” (na zasadzie komplementarności) triplet i RNA odpowiadający przeniesionemu aminokwasowi oraz dokonują precyzyjnej orientacji aminokwasu na rybosomie.

Tłuszcze i lipidy.

Tłuszcze to związki wielkocząsteczkowych kwasów tłuszczowych i alkoholu trójwodorotlenowego, gliceryny. Tłuszcze nie rozpuszczają się w wodzie - są hydrofobowe. W komórce zawsze znajdują się inne złożone hydrofobowe substancje tłuszczopodobne zwane lipidami.

Jedną z głównych funkcji tłuszczów jest energia. Podczas podziału 1g. tłuszczów na CO2 i H2O, uwalniana jest duża ilość energii – 38,9 kJ (~9,3 kcal). Zawartość tłuszczu w komórce waha się w granicach 5-15% suchej masy. W żywych komórkach tkankowych ilość tłuszczu wzrasta do 90%. Gromadząc się w komórkach tkanki tłuszczowej zwierząt, w nasionach i owocach roślin, tłuszcz służy jako rezerwowe źródło energii.

Tłuszcze i lipidy pełnią także funkcję konstrukcyjną, wchodzą w skład błon komórkowych. Ze względu na słabą przewodność cieplną tłuszcz może pełnić funkcję ochronną. U niektórych zwierząt (foki, wieloryby) odkłada się w podskórnej tkance tłuszczowej, tworząc warstwę o grubości do 1 m. Tworzenie się niektórych lipidów poprzedza syntezę szeregu hormonów. W związku z tym substancje te pełnią również funkcję regulującą procesy metaboliczne.

18.Etapy metabolizmu energetycznego : Ujednolicony proces metabolizmu energetycznego można podzielić na trzy kolejne etapy:

Pierwszy z nich ma charakter przygotowawczy. Na tym etapie wielkocząsteczkowe substancje organiczne w cytoplazmie pod działaniem odpowiednich enzymów rozkładają się na małe cząsteczki: białka – na aminokwasy, polisacharydy (skrobia, glikogen) – na monosacharydy (glukoza), tłuszcze – na glicerol. i kwasy tłuszczowe, kwasy nukleinowe - na nukleotydy itp. .d. Na tym etapie uwalniana jest niewielka ilość energii, która jest rozpraszana w postaci ciepła.

Drugi etap jest beztlenowy lub niekompletny. Substancje powstałe na etapie przygotowawczym – glukoza, aminokwasy itp. – ulegają dalszemu rozkładowi enzymatycznemu bez dostępu tlenu. Przykładem jest enzymatyczne utlenianie glukozy (glikoliza), która jest jednym z głównych źródeł energii dla wszystkich żywych komórek. Glikoliza to wieloetapowy proces rozkładu glukozy w warunkach beztlenowych (beztlenowych) do kwasu pirogronowego (PVA), a następnie do kwasu mlekowego, octowego, masłowego czy alkoholu etylowego, zachodzący w cytoplazmie komórki. Nośnikiem elektronów i protonów w tych reakcjach redoks jest dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD) i jego zredukowana forma NAD *H. Produktami glikolizy są kwas pirogronowy, wodór w postaci NADH i energia w postaci ATP.
Przy różnych rodzajach fermentacji dalszy los produktów glikolizy jest inny. W komórkach zwierzęcych i licznych bakteriach PVK ulega redukcji do kwasu mlekowego. Dobrze znana fermentacja mlekowa (podczas usuwania mleka, tworzenia kwaśnej śmietany, kefiru itp.) jest wywoływana przez grzyby i bakterie kwasu mlekowego.
Podczas fermentacji alkoholowej produktami glikolizy są alkohol etylowy i CO2. W przypadku innych mikroorganizmów produktami fermentacji może być alkohol butylowy, aceton, kwas octowy itp.
Podczas rozszczepienia beztlenowego część uwolnionej energii jest rozpraszana w postaci ciepła, a część gromadzi się w cząsteczkach ATP.

Trzeci etap metabolizmu energetycznego – etap rozkładu tlenu, czyli oddychania tlenowego, zachodzi w mitochondriach. Na tym etapie enzymy przenoszące elektrony odgrywają ważną rolę w procesie utleniania. Struktury zapewniające przejście trzeciego etapu nazywane są łańcuchem transportu elektronów. Łańcuch transportu elektronów otrzymuje cząsteczki nośnika energii, które otrzymały ładunek energetyczny w drugim etapie utleniania glukozy. Elektrony z cząsteczek - nośników energii, przemieszczają się stopniowo wzdłuż ogniw łańcucha z wyższego poziomu energetycznego na niższy. Uwolniona energia jest zużywana na ładowanie cząsteczek ATP. Elektrony cząsteczek nośników energii, które oddały energię, aby „naładować” ATP, ostatecznie łączą się z tlenem. W rezultacie powstaje woda. W łańcuchu transportu elektronów ostatecznym odbiorcą elektronów jest tlen. Zatem wszystkie żywe istoty potrzebują tlenu jako ostatecznego pochłaniacza elektronów. Tlen zapewnia różnicę potencjałów w łańcuchu transportu elektronów i niejako przyciąga elektrony z wysokich poziomów energetycznych cząsteczek nośników energii na swój niski poziom energetyczny. Po drodze syntetyzowane są bogate w energię cząsteczki ATP.

15. Potrójny - znacząca jednostka kodu to kombinacja trzech nukleotydów (triplet lub kodon).

Ciągłość - Pomiędzy trójkami nie ma znaków interpunkcyjnych, co oznacza, że ​​informacja jest odczytywana w sposób ciągły.

Nie nakładające się - ten sam nukleotyd nie może jednocześnie być częścią dwóch lub więcej trypletów (nie obserwuje się tego w przypadku niektórych nakładających się genów wirusów, mitochondriów i bakterii, które kodują kilka białek przesunięcia ramki odczytu).

Wyjątkowość (specyficzność)- konkretny kodon odpowiada tylko jednemu aminokwasowi (jednak kodon UGA u Euplotes crassus koduje dwa aminokwasy – cysteinę i selenocysteinę)

Degeneracja (redundancja)- kilka kodonów może odpowiadać temu samemu aminokwasowi.

Wszechstronność- kod genetyczny działa tak samo w organizmach o różnym stopniu złożoności - od wirusów po człowieka (na tym opierają się metody inżynierii genetycznej; istnieje szereg wyjątków, które przedstawiono w tabeli w rozdziale „Odmiany standardowego kodu genetycznego” poniżej).

Odporność na hałas- mutacje podstawień nukleotydów, które nie prowadzą do zmiany klasy kodowanego aminokwasu, nazywane są konserwatywnymi; mutacje podstawienia nukleotydów, które prowadzą do zmiany klasy kodowanego aminokwasu, nazywane są rodnikami. Kod genetyczny to metoda kodowania sekwencji aminokwasów białek za pomocą sekwencji nukleotydów, charakterystycznej dla wszystkich żywych organizmów.

DNA wykorzystuje cztery zasady azotowe - adeninę (A), guaninę (G), cytozynę (C), tyminę (T), które w literaturze rosyjskiej są oznaczone literami A, G, C i T. Litery te tworzą alfabet kod genetyczny. RNA wykorzystuje te same nukleotydy, z wyjątkiem tyminy, która jest zastąpiona podobnym nukleotydem - uracylem, który jest oznaczony literą U (U w literaturze rosyjskojęzycznej). W cząsteczkach DNA i RNA nukleotydy układają się w łańcuchy i w ten sposób uzyskuje się sekwencje liter genetycznych.

Kod genetyczny

Białka prawie wszystkich żywych organizmów zbudowane są z zaledwie 20 rodzajów aminokwasów. Aminokwasy te nazywane są kanonicznymi. Każde białko to łańcuch lub kilka łańcuchów aminokwasów połączonych w ściśle określoną sekwencję. Sekwencja ta determinuje strukturę białka, a co za tym idzie, wszystkie jego właściwości biologiczne.

Wdrożenie informacji genetycznej w żywych komórkach (czyli synteza białka kodowanego przez gen) odbywa się za pomocą dwóch procesów macierzowych: transkrypcji (czyli syntezy mRNA na matrycy DNA) i translacji kodu genetycznego w sekwencję aminokwasową (synteza łańcucha polipeptydowego na mRNA). Trzy kolejne nukleotydy wystarczą do zakodowania 20 aminokwasów, a także sygnału stopu wskazującego koniec sekwencji białka. Zestaw trzech nukleotydów nazywany jest tripletem. Akceptowane skróty odpowiadające aminokwasom i kodonom pokazano na rysunku.

Właściwości cząsteczek DNA

Informacja genetyczna we wszystkich komórkach jest kodowana jako sekwencja nukleotydów w kwasie dezoksyrybonukleinowym. Pierwszym etapem wdrożenia tej informacji jest utworzenie cząsteczki powiązanej z DNA – kwasu rybonukleinowego, który z kolei bierze udział w syntezie określonych białek. Cechy fenotypowe każdego organizmu ostatecznie manifestują się w różnorodności i liczbie białek kodowanych przez DNA. Powiązanie informacyjne pomiędzy cząsteczkami aparatu genetycznego - DNA, RNA i białkami.

Aby informacja genetyczna mogła zostać przekazana z jednego pokolenia komórek do następnego, musi nastąpić replikacja DNA – proces, w którym cząsteczki DNA rodzicielskiego są duplikowane, a następnie rozprowadzane wśród potomstwa. Proces ten musi być przeprowadzony z dużą precyzją, a uszkodzenia lub przypadkowe błędy, które powstają w DNA w trakcie lub pomiędzy cyklami replikacji, muszą zostać naprawione, zanim trafią do genomów potomków. Ponadto informacja genetyczna musi zostać wyrażona, aby utworzyć fenotyp. We wszystkich organizmach komórkowych ekspresja genów obejmuje kopiowanie DNA w celu utworzenia RNA, a następnie translację RNA na białka. Transkrypcja wytwarza kilka typów RNA. Niektóre z nich, informacyjne RNA, kodują białka, inne biorą udział w różnych procesach niezbędnych do złożenia kompletnego białka. DNA koduje nie tylko aparat enzymatyczny komórki; bierze udział w procesach naprawczych, a pod pewnymi warunkami mogą w nim zachodzić przegrupowania. Replikacja, naprawa i rearanżacja DNA to kluczowe procesy, dzięki którym organizmy utrzymują i modyfikują swój charakterystyczny fenotyp.

Wiele wirusów ma również informację genetyczną zakodowaną w swoim DNA. Mechanizmy replikacji, naprawy, rearanżacji i ekspresji wirusowego DNA są podobne do mechanizmów stosowanych przez komórki innych organizmów. Genom niektórych wirusów nie składa się z DNA, ale RNA. Genomowy RNA takich wirusów ulega bezpośredniej translacji na białka lub zawiera informację genetyczną niezbędną do syntezy cząsteczek RNA, które z kolei ulegają translacji na białka. Wirusy, których genom jest reprezentowany przez RNA przez cały cykl życia, muszą same replikować rodzicielski RNA, aby wytworzyć potomne cząstki wirusa. Istnieje klasa retrowirusów, których cykl reprodukcyjny rozpoczyna się od tego, że ich informacja genetyczna zostaje przetłumaczona na język DNA w procesie tzw. odwrotnej transkrypcji. Powstałe kopie DNA, czyli prowirusy, są zdolne do replikacji i ekspresji dopiero po integracji z chromosomalnym DNA komórki. W tej zintegrowanej formie genomy wirusowe replikują się wraz z DNA komórki gospodarza i wykorzystują mechanizm transkrypcyjny komórki do wytworzenia nowej generacji genomów wirusowych i mRNA potrzebnego do syntezy białek wirusowych.

Kluczem do transferu informacji genetycznej pomiędzy kwasami nukleinowymi, czy to poprzez replikację, transkrypcję czy odwrotną transkrypcję, jest to, że cząsteczka kwasu nukleinowego jest wykorzystywana jako matryca w ukierunkowanym składaniu identycznych lub pokrewnych struktur. O ile wiadomo, informacja przechowywana w białkach nie jest wykorzystywana do składania odpowiednich kwasów nukleinowych, tj. nie wykryto tłumaczenia odwrotnego. Białka odgrywają jednak kluczową rolę w procesach przekazywania informacji zarówno pomiędzy kwasami nukleinowymi, jak i z kwasów nukleinowych do białek.

Struktura i zachowanie DNA Składniki cząsteczki DNA i łączące je wiązania chemiczne Stosując metody chemiczne i fizyczne ustalono, że DNA jest polimerem składającym się z czterech różnych, ale powiązanych ze sobą monomerów. Każdy monomer – nukleotyd – zawiera jedną z czterech heterocyklicznych zasad azotowych: adeninę, guaninę, cytozynę lub tyminę, połączoną z fosforanem dezoksyrybozy. Długie łańcuchy polinukleotydowe powstają poprzez połączenie reszt deoksyrybozowych sąsiednich nukleotydów za pomocą wiązań fosfodiestrowych. Każdy fosforan łączy grupę hydroksylową przy 3-węglowym atomie dezoksyrybozy jednego nukleotydu z grupą OH przy 5-węglowym atomie dezoksyrybozy sąsiedniego nukleotydu.

Częstotliwość występowania dowolnych dwóch zasad w DNA bakterii, bakteriofagów i drożdży w określonym sąsiedztwie zależy od ilościowej zawartości tych zasad w DNA. Częstotliwość występowania 5"-CG-3" i 5"-GC-3" w prokariotycznym DNA jest prawie taka sama i bliska losowości; to samo można powiedzieć o dinukleotydach 5”-GA-3” i 5”-AG-3”. Jednakże w DNA zwierząt, wirusów zwierzęcych i roślinnych częstotliwości występowania 5"-CG-3" wynoszą od 1/2 do 1/5 częstotliwości 5"-GC-3". Zatem sekwencja 5”-CG-3” jest dość rzadka w DNA wyższych eukariontów; wynika to ze zdolności tego dinukleotydu do służenia jako cel metylacji i jego roli w regulacji ekspresji genów.

Po zakończeniu cyklu syntezy DNA niektóre zasady purynowe i pirymidynowe mogą ulec modyfikacji chemicznej. W rezultacie część DNA zawiera 5-metylocytozynę, 5-hydroksymetylocytozynę, 5-hydroksymetylouracyl i N-metyloadeninę. W DNA niektórych bakteriofagów mono- lub disacharydy są przyłączone do grupy hydroksymetylowej hydroksymetylocytozyny za pomocą wiązania glikozydowego. DNA większości niższych eukariontów i bezkręgowców zawiera stosunkowo mało 5-metylocytozyny i N"-metyloadeniny. Jednakże u kręgowców metylacja zasad jest częstym zjawiskiem, przy czym najczęstsza jest 5-metylocytozyna. Wykazano, że ponad 95% grup metylowych w DNA kręgowców rzadko występuje w resztach cytozyny występujących dinukleotydów CG i ponad 50% takich dinukleotydów jest zmetylowanych. Istnieją wyraźne przesłanki, że stopień metylacji niektórych sekwencji zawierających CG jest ważnym czynnikiem w regulacji ekspresji niektórych genów. W roślinach 5-metylocytozynę można znaleźć w dinukleotydach CG i trinukleotydach CNG.