Transcript bic-nk

NUKLEOVÉ KYSELINY
Základ života
HISTORIE
1. H. Braconnot (30. léta 19. století)
- Strassburg – vinné kvasinky – izolace „matiére animale“.
2. J.F. Meischer - experimenty z hnisem – štěpení trypsinem –
odstředěním získává protein – NUKLEIN
3. Altman – pokračoval v experimentech svého předchůdce
( živočišné tkáně – thymus a kvasinky) – nazývá izolovanou
látku – kyselina nukleová
4. Leven (1909) – izoloval z NK kyselinu fosforečnou , cukr a
báze – pojmenoval další typ NK – RNA
5. Watson, Crick, Wilkins, Perutz (1953) – model sekundární
struktury DNA – Nobelova cena 1962
- objev struktury HMG a MGL
LIDSKÝ GENOM
- nukleotidová sekvence lidského genomu – přečteno r.
1999
- genomika – vědní obor
- lidský chromosom č. 22 – druhý nejmenší lidský
chromozom - složen z 34,4 miliónů nukleotidů, ty tvoří
545 genů
- nejméně 35 dědičných chorob je spojeno s poruchou
genů lokalizovaných na chromosomu č. 22
- 97% lidské DNA nenese žádnou smysluplnou zprávu!!
- přibližně 3% lidské DNA a DNA mnoha dalších vyšších
organismů kóduje vznik funkčních molekul, zejména
proteinů
CHROMOSOM Č.22
NUKLEOVÉ KYSELINY
- NK stojí v hierarchii látek potřebných k existenci
života – NEJVÝŠE
- určují genetické vlastnosti, ovlivňují organizaci
živé hmoty a ovlivňují reprodukci
- představují látku, která nese informaci pro
průběh všech životních procesů
- v organismu se NK vyskytují ve formě komplexů
s proteiny – NUKLEOPROTEINY
- NK vznikají dehydratační kondenzací
mononukleotidů za účinku polymeráz
SLOŽENÍ NK
3 základní složky:
A) dusíkaté báze
B) cukr (pentosy)
C) kyselina fosforečná
Nukleozid, nukleotid
• Báze + pentóza = NUKLEOZID – tvoří postranní
výběžky molekuly
• Nukleozid + fosfát = NUKLEOTID
• NK – složena z polynukleotidových řetězců
• Specifita NK – dána pořadím bází
STRUKTURA DNA
- pravotočivá dvoušroubovice – tvořena dvěma
polynukleotidovými řetězci
- sterické a vazebné vlastnosti určuje tzv. KOMPLEMENTARITA
BÁZÍ (pořadí bází)
A+T
G+C
T+A
C+G
- prostorové uspořádání je takové, že umožňuje po vhodné
orientaci molekul vznik VODÍKOVÝCH VAZEB následovně:
A + T – DVĚ vodíkové vazby
G + C – TŘI vodíkové vazby
- vazby mezi C+G jsou tedy přirozeně pevnější, takže molekuly
jsou odolnější vůči účinku denaturačních činidel včetně
zvýšení teploty
STRUKTURA DNA
- konformace molekul DNA se mění podle
okamžitého funkčního využití
- DNA – nositelem základní genetické informace
buňky
- pořadí bází v její molekule je kódována
primární strukturou bílkovin
VAZBY V DNA
Polynukleotidový řetězec drží díky:
1. van der Waalsovy vazby mezi sousedními
zásadami
2. vazba vodíkovými můstky
3. existence rýh (žlábků) – malá a velká rýha –
jsou tvořeny atomy dusíkatých zásad – v
rýhách se pohybují specifické enzymy a
regulační proteiny
VAZBY V DNA
• 4. schopnost tvořit levotočivé a pravotočivé
úseky -mimořádný biologický význam.
V buněčných jádrech – mnoho proteinů, které
stabilizují levotočivou formu
Dvojvláknitá struktura DNA – ve všech živých
organismech na Zemi (výjimku tvoří pouze
fágy – jedno vlákno DNA).
STRUKTURA MOLEKUL DNA
1. Dva pravotočivé řetěze – jejich průběh je
ANTIPARALELNÍ – ( jeden konec řetězce –
5´
3´, druhý konec 3´
5´, 3´-OH konec,
5´- P konec).
2. Do nitra šroubovice (helixu) jsou orientovány
purinové a pyrimidinové báze.
3. Jedna otáčka vzniká po vazbě 10 nukleotidů.
4. Pořadí bází v řetězcích DNA není nijak omezeno
a tvoří GENETICKOU INFORMACI daného species.
ZMĚNY STRUKTURY DNA – VZNIK
MUTACÍ
- mezi vodíkové vazby mohou v některých
případech pronikat PLANÁRNÍ MOLEKULY
- ty potom interferují s komplementárními
bázemi a mohou vytvářet MUTACE
- při tomto typu vznikají páry :
PURIN – PURIN nebo PYRIMIDIN – PYRIMIDIN,
místo PURIN - PYRIMIDIN
ROZMNOŽOVÁNÍ DNA REPLIKACE
- účinkem enzymu GYRÁZY ( DNA DEPENDENTNÍ
POLYMERÁZA) se přeruší vodíkové vazby mezi
protilehlými bázemi a polynukleotidové řetězce
se začnou odvíjet
- Každý z řetězců se stává MATRICÍ pro vznik
komplementárního řetězce
- Vznikají tak dvě nové molekuly DNA, v nichž je
přesně zdvojen nejen počet bází, ale je zachováno
i jejich přesné pořadí
- Nově vzniklé řetězce jsou spojovány na principu
antiparalelity pomocí enzymu LIGÁZY
REPLIKACE DNA
- původní úsek DNA sloužící pro syntézu nového
vlákna - TEMPLÁT
- replikace je zahájena na jakémkoliv místě v řetězci
- rozvíjením vláken vzniká tzv. REPLIKAČNÍ VIDLICE
- rozvíjení vláken musí rychle pokračovat vpřed
- opětovnému svinutí vláken brání
DB – proteiny, které se přednostně vážou na
5´-OH konec vlákna a pokrývají ho v souvislé
vrstvě
RNA
ZÁKLADNÍ POJMY GENETIKY
•
•
•
•
•
•
GEN – určitý úsek DNA
GENOM – soubor všech genů – genomika
ALELA – různá forma téhož genu
DOMINANTNÍ ALELA
RECESIVNÍ ALELA
CHROMOZOMY – pentlicovité útvary v jádře
buňky – tvořeny komplexem DNA, proteinů a
histonů = CHROMATIN
- počet chromozomů je charakteristický pro
každý živočišný druh
ZÁKLADNÍ DOGMA MOLEKULÁRNÍ
BIOLOGIE
1.
DNA
2.
DNA
3.
RNA
PROTEINY
Katalýza metabolických procesů
1. REPLIKACE 2. TRANSKRIPCE 3. TRANSLACE
GENETICKÝ KÓD