Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny (DNA a RNA) jsou nositelkami dědičné informace. Díky nim dochází k přenosu dědičných znaků z rodičů na potomky. Díky nukleovým kyselinám dochází také k evoluci. Jejich nejdůležitější vlastností je schopnost replikace.

Struktura nukleových kyselin

Nukleové kyseliny se skládají z mnoha stavebních jednotek – nukleotidů. Díky své velikosti patří nukleové kyseliny mezi makromolekuly a jsou také označovány biopolymery.

Nukleotid vzniká spojením:

• pentózy (monosacharid s pěti uhlíky),

• dusíkaté báze – navázané na cukernou složku,

  • odvozené od molekuly pyrimidinu jsou cytosin, thymin a uracil

  • odvozené od molekuly purinu jsou adenin a guanin

• zbytku kyseliny trihydrogenfosforečné (H₃PO₄) – jejím prostřednictvím jsou navázány jednotlivé nukleotidy.

 

Obr. 1: Pyrimidinový nukleotid

Obr. 2: Purinový nukleotid

Na cukr se váže v pozici 5’ zbytek kyseliny fosforečné (esterová vazba) a v pozici 1’ dusíkatá báze (N-glykosidická vazba). V poloze 3’ je pak pentóza připojena přes sousední zbytek kyseliny k sousední pentóze. Vzniká polynukleotidové vlákno.

Obr. 3: Část polynukleotidového vlákna

DNA (deoxyribonukleová kyselina)

Obr. 4: Deoxyribonukleová kyselina

• Je obsažena v jádrech všech eukaryotických buněk (u prokaryotických buněk je uložena volně v cytoplazmě).

• Je základním genetickým materiálem většiny organismů, slouží k uchování genetické informace.

• Molekula DNA je tvořena dvěma polynukleotidovými řetězci.

• Řetězce jsou vůči sobě antiparalelní – jeden řetězec má směr fosfodiesterových vazeb 5’ → 3’ a druhý 3’ → 5’. Na 3’ konci je navázána -OH skupina, zatímco na 5’ konci je navázána fosfátová skupina.

• Molekulu cukru představuje 2-deoxy-D-ribosa (2-deoxy znamená, že molekule ribózy chybí v poloze 2 atom kyslíku).

• Dusíkaté báze v DNA jsou:

  • deriváty purinu – adenin, guanin,

  • deriváty pyrimidinu – cytosin, thymin.

Zákon komplementarity:

• Mezi dusíkatými bázemi protějších vláken dochází k interakcím.

• Váží se spolu vždy jen 2 specifické N-báze (vždy 1 báze pyrimidinová a 1 purinová).

A – T (spojeny 2 vodíkovými můstky)

C – G (spojeny 3 vodíkovými můstky)

Obr. 5: Komplementární báze

Platí tedy rovnice: (A+C) / (T+G) = 1

 

• Pořadí jednotlivých nukleotidů spojených v polynukleotidový řetězec, tzv. primární struktura nukleových kyselin, určuje genetickou informaci organismu!

• Obě polynukleotidová vlákna (primární struktura DNA) vytvářejí nejčastěji pravotočivou šroubovici označovanou jako double helix (sekundární struktura DNA).

Obr. 6: RNA versus DNA

RNA (ribonukleová kyselina)

Obr. 7: Ribonukleová kyselina

• Zajišťuje přenos genetické informace z DNA do struktury bílkovin, v organismech je přítomna v několika typech.

• Od DNA se liší typem cukru. Obsahuje pětiuhlíkatý cukr D- ribózu.

• Dusíkaté báze v RNA jsou:

  • deriváty purinu – adenin, guanin,

  • deriváty pyrimidinu – cytosin, uracil.

• Je obvykle jednovláknová, někdy i dvouvláknová.

RNA má v organismu mnoho funkcí a rozlišuje se mnoho různých podtypů:

• mRNA - mediátorová RNA

  • Přenáší dědičnou informaci, která je uložena v genu a kóduje přesné pořadí aminokyselin v proteinech.

  • Vzniká přepisem (transkripcí) z DNA a následným sestřihem.

  • Z jádra je transportována do cytoplazmy, kde se ve spojení s ribozomy účastní syntézy bílkovin (translace).

• tRNA - transferová RNA

  • Přenáší aminokyseliny na správné místo vznikajícího polypeptidu – na proteosyntetický aparát buňky.

  • Za klasické schéma molekuly tRNA je považován „trojlístek jetele“.

  • „Stopky“ tohoto útvaru jsou vytvořeny vazbou vodíkových můstků na principu komplementarity bází.

  • Na konci 3´ je přenášená aminokyselina navázána esterovou vazbou .

Obr. 8: Schéma tRNA molekuly

• rRNA - Ribozomální RNA

  • Tvoří stavební složku ribozomálních podjednotek.

Zdroje

• CAMPBELL, Neil A. a kol. Biology: concepts. 4. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2003, 781 s. ISBN 080536627X.

• FELLNEROVÁ, Ivana. Výukový materiál zpracovaný v rámci Projektu „Aktivní začlenění SŠ pedagogů do tvorby a využití multimediálních výukových programů ve výuce biologie“ CZ.04.1.03/3.2.15.2/0270. Zdroj: http://atraktivnibiologie.upol.cz/

• RAYMOND, Kenneth W. General, organic, and biological chemistry: an integrated approach. 1. vyd. Hoboken, N.J.: John Wiley, 2006, 494 s. ISBN 04-714-4707-2.

• REECE Jane B., Lisa A. URRY, Michael L. CAIN, Steven A. WASSERMAN, Peter V. MINORSKY a Robert B. JACKSON. Campbell Biology. 9. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2011, 1309 s. ISBN 978-0321558237.

• Pokud není uvedeno jinak je autorem obrázků Mgr. František Brauner, Ph.D.

Přílohy