Struktura, vlastnosti a typy nukleových kyselin

Něco z historie DNA Původně si vědci mysleli, že geny jsou proteinové povahy. Otázky: jak je zapsaná genetická informace v buňce; jak je přenášena z buňky do buňky, nedali vědcům spát. O vyřešení této záhady se postarali hlavně: Francis Harry Compton Crick a James Dewey Watson. Watson po studiích biochemie v USA přicestoval na univerzitu do Kodaně, kde se potkal s novozélandským chemikem Mauriciem Wilkinsem, který se zabýval výzkumem struktury DNA. Watson zahořel pro výzkum DNA a odcestoval do Cambridgei, kde se setkal s Cricem. Jsem si pozvali na návštěvu Wilkinse, aby se dověděli nové poznatky o DNA, ale Wilkins předal tuhle práci kolegyni Rosalindě Franklinové, která rentgenovou krystalografií získala velice zajímavé snímky DNA, které prezentovala na přednášce v Londýně. Vědělo se z čeho se DNA skládá a jaký je její pravděpodobný tvar – šroubovnice.

Watson vyslovil větu: „Tak sestavíme model!.“ Watson a Crick si nechali vyrobit modely molekul a „hráli“ se s nimi ve své laboratoři. Sestavili desítky modelů, použili různé kombinace, až najednou sestavili model, který odpovídal všem vědeckým zjištěním a poznatkům – bylo to v roce 1953 a tak se začíná psát nová kapitola v oblasti biologie – vzniklo genetické inženýrství. V roce 1962 dostali Watson, Crick a Wilkins Nobelovu cenu. Franklinová se bohužel, tohoto ocenení nedožila. Watson a Crick v současnosti

Primární struktura DNA Je určená pořadím nukleotidů, spojených v polynukleotidovém řetězci 3,5-fosfodiesterovou vazbou. Makromolekulu může tvořit až 200 tisíc stavebních jednotek.

Primární struktura DNA určuje pořadí AMK v bílkovinách sekvence (sled) nukleotidů, které kódují jednu bílkovinu se nazývá GEN. Soubor všech genů v buňce nazýváme GENOM, porušení sekvence nukleotidů, tedy porušení primární struktury DNA = genetické poruchy živých organismů.

Sekundární struktura DNA navrhli ji v roce 1953 Watson a Crick - viď. historie DNA, tvoří jí dva polynukleotidové řetězce, které jsou antiparalelně stočeny do pravotočivé spirály – dvojitý α-helix, pravotočivá dvojšroubovnice, polynukleotidové řetězce jsou spojeny vodíkovými vazbami, které se tvoří mezi dvojicemi dusíkatých bází na principu komplementarity – párování.

vodíkové vazby se tvoří mezi adeninem a thyminem A-T; dvě vodíkové vazby a guaninem a cytosinem G-C; tři vodíkové vazby.

Sekundární struktura je poměrně stabilní, tuto stabilitu jí dodávají právě vodíkové vazby mezi polynukleotidovými řetězci. sekundární strukturu můžeme přirovnat k točitému schodišti, kde „zábradlí“ tvoří deoxyribofosfátové části polyřetězce a stupně „schody“ tvoří dvojice bází spojených vodíkovými vazbami.

Úloha: Na principu komplementarity doplňte jednotlivé nukleotidy k danému vláknu DNA a spojte je navzájem vodíkovými můstky. Vlákno DNA A C G T A G C T A C T G C A T C G A T G Komplementární vlákno DNA

Terciární struktura DNA vzniká stočením dvojšroubovnice v prostoru do tzv. SUPERHELIXU, takto vzniklá DNA se nazývá superspiralizovaná.

Struktura RNA primární struktura: je v podstatě stejná jako u DNA, rozdíl je jenom v složení nukleotidů, ve kterých je deoxyribosa nahrazena ribosou a z dusíkatých bází je thymin nahrazen uracilem. Párovaní bází je pak: A-U; G-C. sekundární a terciární struktura: je mnohem různorodější než u DNA. Při izolaci RNA z buňky získáme vzorek, který obsahuje různé typy nukleové kyseliny. Většina RNA je jednořetězcová, ale v některých typech RNA nacházíme i zdvojené segmenty. Jednotlivé typy RNA se liší funkcí, místem výskytu, ale aj molekulovou hmotností a strukturou. Podle biologické funkce a výskytu dělíme RNA na: mediátorovou – mRNA; ribosomální – rRNA a transferovou – tRNA.

Mediátorová RNA - mRNA informační, má název odvozený z angl. messenger = posel, tvoří 5 – 10 % obsahu RNA v buňce, jejím úkolem je přenos genetické informace z DNA (z buněčného jádra) na biosyntézu bílkovin (na ribosomy), tvoří se přímo na řetězci DNA na principu komplementarity bází, tak že A z DNA se přepíše jako U do RNA, G se přepíše jako C, T jako A a C jako G, má jednořetězcovou strukturu, trojice nukleotidů mRNA nazýváme TRIPLETY nebo KODONY.

Ribosomální RNA - rRNA tvoří základní stavební složku ribosomů a představuje až 90 % obsahu NK v buňce, její molekuly jsou poměrně velké, obsahují až 3000 nukleotidů, má velký význam při proteosyntéze bílkovin, rRNA je jednořetězcová, část makromolekuly rRNA má však zdvojené segmenty, ale vyskytují se tady i místa s porušenou komplementaritou bází, které se nazývají „laloky“ – oválné výběžky. laloky

Transferová RNA – tRNA (přenosová) má velký význam při proteosyntéze, zabezpečuje přenos aktivovaných AMK na místo tvorby peptidového řetězce (z cytoplasmy do ribosomů), tRNA nemají vysokou molekulou hmotnost, obsahují jen 70 až 80 nukleotidů, nacházejí se rozpuštěné v cytoplasmě, tRNA mají strukturu „jetelového listu“: jejích molekula se skládá ze tří konstantních smyček a jedné menší – variabilní smyčky, jsou spojeny úseky s dvouřetězcovou strukturou; každá tRNA má na jednom konci tzv. ANTIKODON – trojici nukleotidů, která se váže při proteosyntéze na příslušný kodon mRNA - translace.

Schéma translace

KONIEC