Transcript Nukleové kyseliny - Studiumchemie.cz

Nukleové kyseliny
Kde se NK vyskytují?
http://202.114.65.51/fzjx/wsw/website/mit/cb/org/nucleus.gif
http://sestra.org/images/c/cc/Eukaryoticka-bunka.png
http://www.osel.cz/_popisky/114_/s_1141377606.gif
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/chloroplasts/images/chloroplastsfigure1.jpg
Struktura
Nukleotid
NH2
N
N
O
-
O P O
O
N
báze
N
OH
OH
Zbytek kyseliny
fosforečné
Cukerná složka
O
H
OH
H
OH
H
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
ribosa
β-D-ribofuranosa
O
H
H
H
OH
H
OH
HO
OH
O
OH
OH
deoxyribosa
2-deoxy-β-D-ribofuranosa
O
Báze
NH
NH
O
O
uracil
N
NH2
N
N
N
NH
N
N
O
N
N
H
NH
NH
N
NH2
guanin
NH2
cytosin
N
N
O
NH
N
NH
NH
O
thymin
adenin
RNA
DNA
thymin
cytosin
uracil
guanin
adenin
O
HO P O
Zbytek kyseliny fosforečné
Esterová vazba
NH2
Esterová vazba
N
N
O
N
N
O
O P O
HO
HO
-
O
HO P O
CH2
OH
O
OH
OH OH
OH
-
Význam nukleotidů
• Kofaktory enzymů – NAD(P)+
• Stavební kameny NA
• Makroergické sloučeniny – ATP, ADP ...
NH2
N
N
O
O
O
-
O P O P O P O
O
-
O
-
O
N
N
-
CH2
O
OH OH
Nukleotid/nukleosid
esterová
vazba
N
O
-
O P O
NH2
N
O
NH2
N
N
N
HO
N
O
N
N
OH
OH
OH
glykosidická
vazba
OH
OH
glykosidická
vazba
O
NH
N
5´konec
O
-
O
N
O
P
NH2
N
Polynukleotid
O
-
O
NH2
O
-
O
N
O
P
O
N
O
O
H2N
Fosfodiesterová
Vazba
vznik mezi fosfátovou
a hydroxylovou
skupinou
N
O
-
O
P
N
O
N
N
O
O
O
O
-
O
P
O
O
N
O
O
3´konec
CH3
NH
OH
DNA
= Deoxyribonukleová kyselina
Primární struktura
O
NH
A
N
O
-
O
P
N
N
O
NH2
• Báze –
adenin(A),cytosin(C),
guanin(G), thymin(T)
• Cukerná složka – 2deoxyribosa
• Zbytek kyseliny
fosforečné
O
OH
NH2
O
-
O
C
N
O
P
N
O
O
O
H2N
N
O
-
O
P
G
N
O
N
N
O
O
O
O
-
O
P
O
CH3
NH
O
N
O
O
O
T
A/T nebo C/G = konstantní = 1
• Erwin Chargaff (r. 1949)
= v DNA je stejný počet adeninových a
thyminových bází a stejný počet
guaninových a cytosinových bází
Historie
• James D. Watson a
Francis H. Crick
– 1953 – Přeložili
strukturní model
dvoušroubovice DNA
– 1962 – Nobelova cena
– F. Crick – další výzkum v
oblasti proteosyntézy a
genetického kódu
http://www.chem.ucsb.edu/~kalju/chem110L/public/tutorial/images/WatsonCrick.jpg
http://i26.tinypic.com/2cnumgm.jpg
Sekundární struktura
3D model
Vodíkové můstky
T:A
H N
O
H3C
N H
P
O
N
O
O
H
N
O
N
N
O
O
P
OH
OH
H
N
N H
O
O
OH
HO
P
O
N
O
OH
OH
H N
O
N
N
O
HO
G:C
N
N H
H
O
N
O
O
OH
OH
OH
P
OH
OH
3D model
Celková délka molekul DNA v jedné lidské buňce je 1 m!
Jak se vejde do buňky která má rozměry cca 10 mm?
http://sbs.umkc.edu/
waterborg/DynAc02_
files/slide0002_imag
e003.jpg
http://botanika.borec.cz/schemata/chromozom.jpg
http://biotech.biology.arizona.edu/Resources/DNA/karyotype.gif
Funkce DNA
• Uchování genetické informace
– je biochemicky zapsaná zpráva, umožňující
živé buňce, resp. organismu, jenž ji obsahuje,
realizaci určité vlastnosti (znaku)
• co to je gen
– Součástí chromozomů, 1 lidský chromozom
může obsahovat až 32000 genů,
– 1 gen často reprezentuje 1 molekulu proteinu
nebo molekulu RNA
Současnost
•
GGATAGCATAGTAAACAAGTAAAATACTCATGGAGCAGGAAGAATAACATTTT
AGCTATTAGTAAAAAGCATTTTGTTATACAACTTCTGAATAATTTTCTTTTAAAA
TTATATTTATAAGGGCCTTTGTTTTTTGGTTAAATTTACAATATATGTTAGAAGA
AATCTGATTAATTTTAT TTTTACTTCTTTTTGCAGCAGTAAGATTAAGAAAATT
GTGCATTCAATTGTATCATCCTT TGCATTTGGGTATGTGAGACACAGAAAAC
ACCATGTATTAAATATATCTGAGACTTGGCT GGGTGTGGTGGCTCACGCCTGTA
ATCCCAGCACTCTGGGAGGCCGAGGCGGGCGGATCAC ATGAAGTCAGGAGTTC
AAGACCAGCCTGGCTAACATGGTGAAACCCCATCTCTACTAAAAATACAAAAAT
TAGCCAAGCATAATGGTGGGTGCCTGTAATCCCAGCTACTCAGGAGGCTGAGGC
AGAAGAATCGCTTGAACCGAGGAGGCATAGGTTGCAGTGAGCTGAAATTGCAC
CAT TGCACCTCAGCCTTGGTGACACAGCAAGACTCCATGTAAAAAAAAAAAAA
AAATGAGTCT CATATATATCTATACATACATATATATATATATGAGACTTAATA
CTTCAATGAGAAACACTGAAATAAAATAACAAAAAAGCATTTCCACTGTCCATC
AGTTGCTAAGTAGCCATGTGCCCCATCTAATGTAATCTAATTTATCATGGAATTT
TGGTTTAAGCTGGACATTAAGAATTGCAAATAAATGGCTTTTGCCTAAGATTAAT
AGTAACATATTGTTTTTCTTCCATCTGCAAAA GTAACATTAATGAAAATCAAAT
GTTAAAATTCTGTAATTATTAGTAAAGTGTTTTATTAG TACCTTATACATCTGGA
ATTACTCTTTAATTCTGGAAACTATTTATTTAGACTACATAAG AGTAAGATTTCA
TACTATATGATATAGATTTATGCAATATAATTGTTTCCTTTTGAATTA ATAATAT
TTGAATTTGAGCTGCAAGTTTTTAAAAAAGTACTTCAAAGACTAATTCACCTTCA
TAGATTAGGCAAATAGTCGAATCAATTTATGGAGAATGTATTTGGAATATGTAA
CAGC AAGTGGCAGGAGGTACTTTAGAGTTCAAGACTCATGTGCCCATCACTCTG
CTCGAAGCAC CCATAAAGATGAAATCATGGACTTGTTGAAAATGTCACTGATGA
AAAATCTTGGTCTTTTAAGAGCTTATGTTACTCATGCTTTCATTTGGTTTTTATTA
ATAAATTCTTTAGAATTATCCAGATTAATGAGGGTTTATTTTTTATGAGAAGTTG
GTATAAACTTCTTATGAAATTCTCACATTTTAAGAAGAGTTTGTAAACAGACACA
GGTGATTTTAATTCAGTTTTACTTTTTCTCTCTTGAGGTGTTGGTCTGATGTGTCT
ACTATAAAAGGCCATGATAATATCTTCTGAAGTGGTTTGGTGAGAATTTTGTTTA
TTAAGAACTGCTTCTATTGGGTGAAAACAGTGATTTTTCTGAGATTCTAAGGCAT
TACAGTTTTTCCTGCCACTGGGCAGCTTAATACTAAATAATAACATTTTGGTACC
TGATCAGTGGCTTAAATATAGTATAGCTATAGGGACAAATGCCCCTTTATCTTTG
CATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTATTTTAGA
CTATTTGGAGTTTTCCTCGTCTTACTGGATGTCACTCTCGTCCTTGCCGACC
TAATTTTCACTGACAGCAAACTTTATATTCCTTTGGAGTATCGTTCTATTTC
TCTAGCTATTGCCTTATTTTTTCTCATGGATGTTCTTCTTCGAGTATTTGTA
GAAGGGTAAGTTTGATTATTTTTATAATAAGAACCACTTTGGGAGGCTGAGGTG
GGAGGATCCCAAGGTCAGGAGTTCGAG
• Kompletní sekvenace
lidského genomu
Současnost
Genové inženýrství
– Úprava (modifikace), umělá syntéza a přenos částí
DNA (genů)
GMO
– Zlepšení vlastností organismů (odolnost vůči
škůdcům, chorobám, větší výnosnost, nutriční
hodnota, léčba chorob ….)
Syntéza DNA
• DNA
templát
• nukleotidy
• DNA
polymerasa
• helikasa
nově připojené nukleotidy
dvoušroubovice
DNA
nově syntetizovaná DNA
helikasa
DNA templát
DNA polymerasa
PCR
• Polymerázová řetězová reakce
• Využití v kriminalistice, léčbě či
k zjišťování (detekci) chorob
RNA
=ribonukleová kyselina
DNA nebo RNA?
H2N
NH2
N
N
A
O
HO
P
N
N
O
NH
N
O
N
N
O
O
O
OH
P
OH
NH2
O
HO
P
OH
NH2
N
C
O
N
O
O
O
N
O
O
O
P
N
O
N
O
NH
NH
OH
G
NH2
N
H2N
O
N
N
O
P
H3C
OH
N
O
O
OH
O
U
T
O
NH
NH
O
O
P
O
O
O
HO
O
N
O
O
P
O
O
O
O
HO
O
N
O
N
O
O
O
P
O
OH
OH
OH
OH
Druhy a funkce RNA
• mRNA
– mediátorová („messenger“) RNA
– zprostředkovává přenos genetické informace z DNA na bílkoviny
• tRNA
– transferová RNA
– zajišťuje přenos aminokyselin na místo syntézy bílkovin
• rRNA
– ribosomová ribonukleová kyselina
– je stavební složkou ribosomů, na kterých se uskutečňuje syntéza
bílkovin
Jádro (přepis DNA do
jednovláknové mRNA)
mRNA
mRNA
Dvouvláknové DNA
ribozómy
rRNA
Ribosom
malá podjednotka
velká podjednotka
V cytoplasmě naváže
AMK a přenáší je na ribozóm
tRNA
Místo, kde se váže AMK
Otevřít 3D model
tRNA
Přehrát
rRNA
mRNA