Nukleové kyseliny Struktura DNA a RNA Milada Roštejnská Helena Klímová
Obsah Typy nukleových kyselin DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem? Fosfodiesterová vazba Komplementarita bází Pravotočivá šroubovice Typy DNA Molekula RNA Typy RNA Použitá literatura
Typy nukleových kyselin Existují dva typy nukleových kyselin (NA, z anglických slov nucleic acid):
deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA). DNA je lokalizována v buněčném jádře, RNA v cytoplasmě a v jadérku.
Obsah
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů Nukleotidy se skládají: 1. z dusíkaté heterocyklické báze: thymin - T
adenin - A NH2
O CH3
N
NH
N
N
cytosin - C
NH
N
HN
H2N
DNA
N
uracil - U
NH2
O
N
N
HN
O
guanin - G
NH
O
N
O
HN
NH
O
NH
RNA N
N
NH
Obsah
Purinové deriváty
Pyrimidinové deriváty
N
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů Nukleotidy se skládají: 1. z dusíkaté heterocyklické báze: 2. z pentosy 2-deoxy-D-ribosa
HO
HO CH2
O
H
CH2
H
O
C
H
H
C
C
H
H
C
C
OH
H
C
H C
OH
H
OH
OH
DNA
Obsah
D-ribosa
RNA
C OH
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů Nukleotidy se skládají: 1. z dusíkaté heterocyklické báze: 2. z pentosy 3. ze zbytku kyseliny fosforečné.
OH HO
P OH
Obsah
O
Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem? Nukleosid se skládá pouze z dusíkaté báze a pentosy. Nukleosid (pentosa + báze)
Nukleotid (pentosa + báze + kyselina fosforečná) NH2
NH2 N
N
N
N
P
N
N
O HO
HO
N
N
O O
O
OH
OH
OH
N-glykosidová vazba Dusíkatá báze je N-glykosidicky vázána na příslušné sacharidy.
Obsah
Fosfodiesterová vazba NH2
N
N
5'-konec N
N
O
O -O
P
Mezi fosfátovou skupinou a hydroxylovou skupinou na 3. uhlíku na pentose vzniká tzv. fosfodiesterová vazba.
O O
CH3 HN
O-
Na jednom konci DNA je hydroxylová skupina –OH pentosy (3'-konec).
N
O
O
NH2 O
P
O O
O-
N O
Na druhém konci DNA je fosfátová skupina od zbytku kyseliny fosforečné (5'-konec).
O
P
N
O
O
O O
N
HN
O-
O H2N O
P
N
N
O O
O-
Obsah
Na povrchu je NA velmi silně záporně nabitá. OH
3'-konec
Komplementarita bází Dusíkaté báze se mohou mezi sebou pomocí vodíkových vazeb párovat. To, které báze se budou mezi sebou párovat, není dáno náhodně. Je to dáno jejich komplementaritou: H N
N
NH
O
H
H
N
CH3
N NH
N
adenin
thymin
O H O
N
NH
N
H
H
N
N
N
NH N
guanin
H
O
cytosin
H
Obsah
Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice.
Komplementarita bází Dusíkaté báze se mohou mezi sebou pomocí vodíkových vazeb párovat. To, které báze se budou mezi sebou párovat, není dáno náhodně. Je to dáno jejich komplementaritou: ADENIN
THYMIN
2 můstky, v DNA CYTOSIN
GUANIN
3 můstky, v DNA ADENIN
URACIL
2 můstky, v RNA CYTOSIN
tj. adenin se páruje buď s thyminem (v DNA) nebo s uracilem (v RNA), guanin s cytosinem a naopak.
GUANIN
3 můstky, v RNA
Obsah
Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice.
Pravotočivá šroubovice
3'
5' G
DNA je stočena do pravotočivé šroubovice, která je stočena ze dvou komplementárních vláken DNA.
C T
A A
Řetězce v DNA jsou vůči sobě antiparalelní
T
(tzn., že polarita jednoho řetězce je opačná k
polaritě druhého řetězce DNA.
T A G
C
C C
G G
A T C G Obsah
Obr. 1. Model pravotočivé dvoušroubovice
5'
A
Obr. 2. Struktura DNA
T
3'
Typy DNA B DNA Pravotočivá. Zhruba 10 bází na závit. Báze tvořící pár leží vždy v jedné rovině. Dvoušroubovice DNA má na svém povrchu dva typy žlábků (malý a velký).
A DNA Pravotočivá. 11 párů bází na závit.
Z DNA Levotočivá. 12 párů bází na závit. Vytváří se, pokud se ve šroubovici objeví pravidelné opakování bází adeninu a thyminu.
Obr. 3. Prokaryotní buňka
Obsah
Prokaryotní DNA i DNA semiautonomních organel (např. mitochondrií) jsou kruhové.
Molekula RNA RNA je složena pouze z jednoho různě stočeného vlákna. Pokud se blízko sebe ocitnou dva komplementární úseky vlákna RNA, mohou se mezi bázemi vytvořit vodíkové vazby.
Obsah
Obr. 4. Struktura tRNA
Typy RNA tRNA (transferová)
rRNA (ribosomální)
mRNA (informační, mediatorová)
Vybírá správné aminokyseliny a umísťuje je do správného místa na ribosomu, aby mohly být začleněny do rostoucího aminokyselinovéh o řetězce.
Tvoří jádro ribosomů, na kterých je mRNA překládána do proteinu.
Vzniká přepisem genů kódujících aminokyselinovou sekvenci proteinů a její základní funkcí je řídit vznik proteinu.
Obsah
rRNA a tRNA vznikají přepisem genů nekódujících aminokyselinovou sekvenci proteinu. Jedná se o tzv. neinformační RNA.
Použitá literatura [1] ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997.
[2] NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, 2000.
[3] KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998.
Obsah
