Nukleonové kyseliny a biochemické základy dědičnosti

Nukleové kyseliny

  • nukleus = jádro
  • genetická informace zakódována ve struktuře (genetika)
  • jádra buněk, mitochondrie, plastidy
  • biopolymery (přírodní makromolekulární látky), dlouhé vláknité molekuly
  • složka prakticky všech buněk
  • funkce: přenos genetické informace mezi generacemi, realizace genetické informace v buňce

SLOŽENÍ

  • nukleotid = základní jednotka NK
  • jednotlivé nukleotidy propojené (fosfodi)esterovými vazbami
  • vazby přes 5. a 3. C > 3’ – 5’ a 5’ – 3’ konec
  • nukleotid = nukleosid (cukerná složka, dusíkatá báze) + kyselina trihydrogenfosforečná

CUKERNÁ SLOŽKA

  • cukerná složka: ribosa (D-ribosa) a deoxyribosa (2-deoxy-D-ribosa)
  • dle cukerné složky dělíme na RNA (ribonukleová kyselina), DNA (deoxynukleová kyselina)

DUSÍKATÁ BÁZE

  • navázání na ribosu vždy v místě heterocyklického N-H (v zobrazení obvykle na spodní straně)

heterocykly

  • cyklické deriváty uhlovodíků obsahující v řetězci 1+ heteroatom (nahrazuje C)
  • heteroatom: minimálně dvojvazný, nečastějí: O, N, S
  • od struktury heterocyklů odvozeny důležité přírodní látky
  • pětičlenné, šestičlenné, kondenzované
  • dusíkaté báze jsou 2 typů: odvozené od purinu a pyrimidinu
  • purinové báze: adenin (A), guanin (G)
  • pyrimidinové báze: thymin (T), cytosin (C), uracil (U)
  • DNA: A, C, G, T
  • RNA: A, C, G, U
  • komplementarita bází (purin – pyrimidin): dva vodíkové můstky (A-T, A-U), tři vodíkové můstky (G-C)

ATP

  • adenin + fosfát > adenozinmonofosfát (ATP – adenozintrifosfát)
  • rozštěpení fosfodiesterové vazby > uvolnění energie

Struktura nukleových kyselin

  • primární struktura: dána pořadím nukleotidů v řetězci
  • sekundární struktura: dána prostorovým uspořádáním řetězce
    • spojení: vodíkové můstky mezi komplementárními bázemi

DNA

– dvoušroubovice: dva řetězce – vodíkové můstky, při porušení schopnost udržet tvar a opravit se

RNA

– jeden řetězec

– šroubovice: mRNA, rRNA

– jetelový list: tRNA

  • předpokládaná existence terciární struktury: dána prostorovým uspořádáním šroubovice

DNA

  • deoxyribonukleová kyselina
  • uchování dědičné informace
  • chemicky stabilní
  • gen: úsek DNA, dle kterého se syntetizuje 1 bílkovina
  • adenin, thymin, cytosin, guanin
  • zápis genetické informace > primární struktura
  • každý organismus stejný počet chromozomů
  • chromozom: buněčná struktura, histony + DNA
  • 2 typy: B DNA (pravotočivá, 10 bází na závit), A DNA (pravotočivá 11 párů bází na závit), Z DNA (levotočivá, 12 párů bází na závit, opakování adeninu a thyminu – pravidelné)

RNA

  • ribonukleová kyselina
  • proteosyntéza: přenos dědičné informace do struktury bílkovin (realisace)
  • snadné štěpení v alkalickém prostředí
  • mRNA mediátorová: messenger, informační – přepis informací z DNA do své struktury
  • rRNA ribozomová: syntéza bílkovin
  • tRNA transferová: přenos AK

Popis a charakterizace hlavních fází proteosyntézy – replikace, transkripce, translace.

  1. replikace DNA (jádro)
    1. DNA řetězec se rozestoupí díky působení histonů (bílkovin umístěných na řetězci DNA) nebo DNA-polymerase
    2. Ke každému vláknu DNA se přikládají podle komplementarity bazí nukleotidy
    3. Z každého vlákna vznikne identická nová dvojšroubovice
  2. Transkripce (jádro)
    1. Vlákno DNA se opět rozpojí, podle každého vlákna se poskládají nukleotidy RNA, vznikne tak vlákno RNA, které se jmenuje mRNA
    2. mRNA se dale vydává do ribozomů
  3. Translace (ribozom)
    1. mRNA se připojí k rRNA v ribozomu
    2. na mRNA se připojuje tRNA
      1. fázi zahajuje vždy určitá trojice bazí na mRNA, iniciační kodon, který kóduje aminokyselinu methionin
      2. ke třem bazím mRNA (kodon) se vždy připojí tři komplementární báze tRNA (antikodon)
      3. tRNA navrcholu řetězce nese aminokyselinu (vždy určitá proteinogenní aminokyselina pro každý antikodon)
      4. ke každému kodonu se připojí jedna tRNA, postupně se odpojují, aminokyseliny na vrcholu spolu reagují a vytváří peptidový řetězec
      5. fázi zakončuje terminační kodon, který neodpovídá žádné aminokyselině (UAA, UAG, UGA)

Procentuální zastoupení dusíku v heterocyklech, které jsou součástí bází NK.