Nukleová kyselina
Nukleová kyselinajebiochemickámakromolekulární látkatvořená polynukleotidovým řetězcem, který ve své struktuře uchovávágenetickou informaci.Polynukleotidový řetězec je z chemického hlediskapolymeremnukleotidů.Nukleotidy jsoumonomerysložené ze tří složek:kyselina fosforečná,pětiuhlíkatý monosacharidadusíkatá báze.
Nukleové kyseliny řídí syntézu bílkovin a určují program činnostibuňkya tím i celéhoorganizmu.Nalézají se ve všech živýchbuňkách,bakteriíchavirech.Tvoří čtvrtou velkou skupinu biomolekul spolu sbílkovinami,sacharidyalipidy.
Nejběžnějšími nukleovými kyselinami jsou kyselina ribonukleová (RNA–ribonucleic acid) a kyselina deoxyribonukleová (DNA–deoxyribonucleic acid). V RNA i v DNA jsou vždy čtyři druhy nukleotidů. Jejich různým pořadím v řetězci lze dosáhnout obrovského počtu kombinací. Právě sekvence jednotlivých druhů nukleotidů, která tvoří primární strukturou makromolekuly, v sobě uchovává genetickou informaci. Molekuly DNA jsou pravděpodobně největšími jednotlivými známými makromolekulami.
Historie[editovat|editovat zdroj]
- V roce 1868 švýcarský vědecFriedrich Miescherobjevil nukleové kyseliny DNA. Poprvé vyslovil názor, že by mohly ovlivňovatdědičnost.
- V roce 1869 byl objeven nuklein Friedrichem Miescherem na univerzitě v Tübingenuv Německu. Z jader bílých krvinek přítomných v hnisu získal jisté množství nukleových kyselin, které souhrnně nazval nuklein.
- V letech 1880 až 1890 byly identifikovány dusíkaté báze obsažené v nukleových kyselinách.
- V roce 1889 Richard Altmann poprvé použil termín nukleová kyselina
- V roce 1938 Astbury a Bell publikovali první rentgenový difrakční vzorec DNA.
- V roce 1944 Avery-MacLeod-McCarty dokázali, že DNA je nositelem genetické informace.
- V roce 1953 Watson a Crick představili strukturu DNA.
- Experimentální studie nukleových kyselin jsou stále součástí biologického a lékařského výzkumu.
Chemická struktura[editovat|editovat zdroj]
Nukleové kyseliny jsou z chemického hlediska polymery nukleotidů. Nukleotidy jsou monomery složené ze tří složek: kyselina fosforečná, pěti uhlíkový monosacharid a dusíkatá báze. Pro pochopení chemické struktury těchto makromolekul, je třeba popsat jednotlivé složky.
Kyselina fosforečná[editovat|editovat zdroj]
Kyselina v nukleových kyselinách je ve skutečnosti kyselina fosforečná, u které jsou dva vodíkové atomy nahrazeny atomy uhlíku ze dvou různých monosacharidů ribózy a deoxyribózy.
Kyselina fosforečná je páteří nukleových kyselin a drží její dlouhý řetězec pohromadě kovalentními vazbami. Není nositelem genetické informace.
Monosacharidy s pěti uhlíky[editovat|editovat zdroj]
Monosacharidy s pěti uhlíky se nazývajípentózy.V nukleových kyselinách jsou dvě pentózy. V ribonukleové kyselině je to ribóza a v deoxyribonukleové kyselině je to deoxyribóza.
Stejně jako kyselina fosforečná, na kterou jsou navázány, tvoří páteř nukleových kyselin a drží její dlouhý řetězec kovalentními vazbami pohromadě. Nejsou nositelem genetické informace.
Ribózaje monosacharid ze skupinyaldopentóz.V přírodě je obvyklá její D forma. V živých organismech je ribóza součástínukleotidůa podílí se na stavbě ribonukleové kyseliny (RNA).
Deoxyribózaje také monosacharid ze skupiny aldopentóz. Je odvozena od ribózy nahrazenímhydroxylové skupinyna druhém atomu uhlíku atomemvodíku.V živých organismech je deoxyribóza součástínukleotidůa podílí se na stavbě deoxyribonukleové kyseliny (DNA).
Předpokládá se, že primitivní organismy využívaly jenom ribózu. Deoxyribóza se vyvinula později, protože její vznik je z chemického hlediska obtížnější. V organismech se vyrábí z ribózyenzymatickoureakcí pomocíkatalytickéhoproteinu.Díky deoxyribóze je DNA chemicky stabilnější než RNA. Rozhodující je právě chybějící hydroxylová skupina na druhém uhlíku, na kterém nemůže vznikatnukleofil,který by mohl způsobit zlom v řetězci nukleové kyseliny.
Nukleové báze[editovat|editovat zdroj]
Nukleové bázese dělí na báze odvozené zpyrimidinu,tedy pyrimidinové báze (cytosin,uracil,thymin) a báze odvozené zpurinu,tedy purinové báze (adenin,guanin). V živých organismech jsou nukleové báze součástínukleotidůa jsou nositeli genetické informace.
Bázemi se nazývají, protože mohou na atomech dusíku vázat vodík a slabě zásaditě reagovat ve vodném roztoku. V nukleových kyselinách jsou obvykle vázány na ribózu nebo deoxyribózu.
V RNA se vyskytují čtyři báze:adenin(A),guanin(G),cytosin(C) auracil(U). V DNA se vyskytují čtyři báze:adenin(A),guanin(G),cytosin(C) athymin(T). V DNA se tedy místo uracilu vyskytuje thymin.
Nukleové báze vytvářejí v nukleových kyselinách doplňkové dvojice (komplementární páry), v nichž se vždy jedna purinová a jedna pyrimidinová báze vzájemně vážouvodíkovými vazbami(komplementaritabází). Guanin se váže s cytosinem a adenin s thyminem nebo suracilem.Tyto vazby tvoří kód k zápisugenetické informace.Komplementární párování pak umožňuje tuto informaci realizovat při procesechreplikace,transkripceatranslace.
Pro syntézu bílkovin z aminokyselin je důležitý triplet (nebo také kodón), což je sled tří nukleových bází v DNA. Každý triplet odpovídá vždy jedné jediné aminokyselině. Napříkladaminokyselinaalaninje v DNA zakódována tripletem CGT (cytosin, guanin, thymin) a aminokyselinaserintripletem s pořadím bází TCG (thymin, cytosin, guanin). Podobně je tomu i u ostatních dvaceti aminokyselin, ze kterých se skládají bílkoviny.
-
Pyrimidin -
Cytosin -
Uracil -
Thymin
-
Purin -
Adenin -
Guanin
Nukleosid – sacharid a báze[editovat|editovat zdroj]
Nukleosidyse skládají z pěti uhlíkového sacharidu (ribózy nebo deoxyribózy) a z nukleové báze. Nukleosidy jsou základní molekulární stavební kameny nukleotidů, od kterých se liší tím, že neobsahují kyselinu fosforečnou.
Název nukleosidů je odvozen od nukleové báze, kterou obsahují, přidáním koncovky -sin. Z adeninu je odvozenadenosin,z guaninuguanosina další. Tak se nazývají nukleosidy obsahující ribózu. Ty, které obsahují deoxyribózu, se nazývajídeoxyadenosin,deoxyguanosina další.
V živých organismech jsou nukleosidy součástí nukleotidů a jsou nositeli genetické informace.
Příklad chemického vzorce jednoho z nukleosidů:
-
Adenosin -
Deoxyadenosin
Nukleotid – sacharid, báze a kyselina fosforečná[editovat|editovat zdroj]
Nukleotidyjsou monomery, které se skládají z pěti uhlíkového sacharidu (ribózy nebo deoxyribózy), nukleové báze a kyseliny fosforečné. Skládají se tedy z nukleosidu a kyseliny fosforečné.
Název nukleotidů je odvozen od nukleosidu přidáním koncovky -monofosfát. Z adenosinu je odvozenadenosinmonofosfát,z guanosinu guanosinmonofosfát a další. Tak se nazývají nukleosidy obsahující ribózu, ty které obsahují deoxyribózu se nazývají deoxyadenosinmonofosfát, deoxyguanosinmonofosfát a další.
V živých organismech jsou nukleotidy základním kamenem nukleových kyselin a jsou nositeli genetické informace.
Příklad chemického vzorce dvou nukleotidů:
-
Adenosinmonofosfát -
Guanosinmonofosfát
Přiklad řetězení nukleotidů:
-
Část řetězce kyseliny RNA, který je tvořen jedním řetězcem. -
Část řetězce DNA, který je tvořen dvěma spárovanými řetězci.
Nukleové kyseliny RNA a DNA[editovat|editovat zdroj]
Nukleové kyseliny jsou sloučeniny vzniklé syntézou jednotlivých nukleotidů za vzniku makromolekulárních polynukleotidů. Jednotlivé nukleotidy mají schopnost vytvářet řetězce, jejichž páteř tvoří zbytek kyseliny fosforečné a sacharid. Na tu jsou pak navázány nukleové báze. Nukleových kyselin je podle různých pořadí a kombinací nukleových bází prakticky nekonečné množství.
Dvě základní skupiny nukleových kyselin jsou kyseliny ribonukleové a kyseliny deoxyribonukleové.[1]
Ribonukleová kyselina[editovat|editovat zdroj]
Ribonukleová kyselina obsahuje kromě zbytku kyseliny fosforečné sacharid ribózu a čtyři nukleové báze:adenin(A),guanin(G),cytosin(C) auracil(U). Molekula je tvořena jedním řetězcem ve tvaru šroubovice. RNA je mnohem méně stabilní, než je DNA.
Deoxyribonukleová kyselina[editovat|editovat zdroj]
Deoxyribonukleová kyselina obsahuje kromě zbytku kyseliny fosforečné, sacharid deoxyribózu a čtyři báze:adenin(A),guanin(G),cytosin(C) athymin(T). V DNA se tedy místo uracilu vyskytuje thymin.
Molekula je tvořena dvěma řetězci, které vytvářejí dvojitou šroubovici, v níž jsou protilehlé báze navzájem propojeny vodíkovými můstky mezi atomy dusíku a kyslíku. Tvar lze přirovnat ke stočenému provazovému žebříku, kde řetězce deoxyribózy a zbytku kyseliny fosforečné představují postranní lana a vodíkové můstky jednotlivé příčky. DNA je mnohem stabilnější než RNA, neboť musí v buňkách vydržet po celý život.
Vztah RNA a DNA[editovat|editovat zdroj]
DNA genetickou informaci uchovává, RNA danou informaci „dává do pohybu “. RNA vytváří jednotlivé řetězce, které jsou komplementární stemplátovou DNA.Genetická informace se prostřednictvím RNA realizuje vbílkovinuv procesu zvanémproteosyntéza.
Proces přenosu genetické informace se v buňce realizuje vbuněčném jádřearibozomech.Rozděluje se do několika fází:
- Rozpletení a replikaceDNA
- Transkripce DNA domRNA
- Translace z mRNA napolypeptid(pomáhárRNAv ribozomech atRNA)
Reference[editovat|editovat zdroj]
V tomto článku byly použitypřekladytextů z článkůNukleinsäurenna německé Wikipedii aNucleic acidna anglické Wikipedii.
- ↑DNA is only one among millions of possible genetic molecules.PhysOrg[online]. 2019-11-11 [cit. 2020-11-23].Dostupné online.(anglicky)
Externí odkazy[editovat|editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématunukleová kyselinanaWikimedia Commons
