Transcript stáhnout

[6], [7]
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Věra Pavlátová.
Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785.
Provozuje Národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení a zařízení pro další
vzdělávání pedagogických pracovníků (NÚV).
Autor:
Mgr. Věra Pavlátová, zpracováno 7. 3. 2012
Anotace:
Materiál vychází ze vzdělávací oblasti Člověk
a příroda, vzdělávacího oboru Chemie,
Biochemie. Žáci se dozvídají informace
o nukleových kyselinách − typech vzorců,
vlastnostech, struktuře a proteosyntéze.
Očekávaný výstup
dle ŠVP:
Žák objasní strukturu a funkci sloučenin
nezbytných pro důležité chemické procesy
probíhající v organismech (základní
metabolické procesy charakterizuje).
Druh učebního
materiálu:
Cílová skupina:
Stupeň a typ
vzdělávání:
Typická věková
skupina:
Prezentace, DUM. Je možné ji použít v rámci
expozice i fixace, délka aktivity 3 až 4
vyučovací hodiny.
Žák, naplňuje zde KK k řešení problémů,
k učení, komunikativní, sociální a personální.
Gymnaziální vzdělávání
17−18 let, 7. třída − septima / III. ročník
KLIKNĚTE NA F 5
[6]
 Bez
nukleových kyselin by na Zemi
neexistoval život.
 Všechny pozemské živé organismy mají ve
svém složení nukleové kyseliny a bílkoviny.
[6]
[7]
[9]
 Jsou
to makromolekulární látky tvořené
polynukleotidovým řetězcem (či řetězci),
který ve své struktuře uchovává genetickou
informaci.
 Nukleové kyseliny (NK) tím určují program
činnosti buňky a nepřímo i celého organismu.
 Řadí se mezi tzv. biopolymery.
 Jsou přítomny ve všech buňkách a virech.
 Poprvé byly identifikovány v buněčném jádře
(= nukleus, od toho název nukleové).
 Rozlišujeme dva druhy:


kyselina deoxyribonukleová (deoxyribonucleic
acid DNA),
kyselina ribonukleová (ribonucleic acid RNA).
 Základní
stavební jednotkou je
NUKLEOTID
NUKLEOSID
DUSÍKATÁ
ORGANICKÁ BÁZE
MONOSACHARID
• A, G, C, T (DNA)
• A, G, C, U (RNA)
• 2-deoxy-Dribosa (DNA)
• D-ribosa (RNA)
[20]
[1],
ZBYTEK H3PO4
• FOSFÁT
[2]
http://www.youtube.com/watch?v=rromYAt1Lfw&feature=related
DNA
RNA
PURINOVÉ BÁZE
ADENIN, GUANIN
ADENIN, GUANIN
PYRIMIDINOVÉ BÁZE
CYTOSIN, THYMIN
CYTOSIN, URACIL
MONOSACHARID
2-DEOXY-BETA-DRIBOSA
BETA-D-RIBOSA
FOSFÁT
FOSFÁT
FOSFÁT
dusíkatá báze
fosfát
aldopentosa (sacharid)
[19]
NÁZVY NUKLEOSIDŮ:
ADENOSIN
GUANOSIN
CYTIDIN
THYMIDIN
URIDIN
[20]
KOMPLEMENTARITA BÁZÍ (= párování bází v NK
pomocí vodíkových vazeb = můstků) :
DNA
Adenin = Thymin
Dvě vodíkové vazby
Guanin ≡ Cytosin
Tři vodíkové vazby
RNA
Adenin = Uracil
Dvě vodíkové vazby
Guanin ≡ Cytosin
Tři vodíkové vazby
DNA
Adenin = Thymin
Dvě vodíkové vazby
Guanin ≡ Cytosin
Tři vodíkové vazby
NÁZVY NUKLEOSIDŮ:
ADENOSIN
GUANOSIN
CYTIDIN
THYMIDIN
URIDIN
[4]
adenosin -5'-fosfát
Vznikl esterifikací hydroxylu
na 5. uhlíku sacharidu.
Ú.: Vytvořte GMP
(guanosinmonofosfát)
[22]
[23]
[24]
[25]
Ú.: Vytvořte TMP
(thymidinmonofosfát),
CTP (cytidintrifosfát)
[3]
[8]
Mezi zbytkem H3PO4 jednoho nukleotidu (5. C)
a hydroxylem na 3. C atomu pentosy druhého
nukleotidu vznikne esterová vazba.
 Jednotlivé nukleotidy se spojují do dlouhých
polynukleotidových řetězců.
 Primární struktura je dána pořadím dusíkatých
bází v řetězci.
 Sekundární struktura zachycuje tvar a počet
řetězců nukleových kyselin.

Dvoušroubovice vzniká tak, že se dva nukleotidové
řetězce propletou kolem společné osy.
 Spojení je realizováno vodíkovými můstky, které
vznikají mezi doplňkovými bázemi obou řetězců.


Terciární struktura zkoumá uspořádání řetězců
v prostoru.
[6]
[4]
Primární struktura =
pořadí = sekvence
nukleotidů v
polynukleotidovém
řetězci
http://www.youtube
.com/watch?v=qy8dk
5iS1f0
[6]
[7]
Sekundární struktura DNA = prostorové uspořádání = dvoušroubovice = dihelix.
Dihelix vzniká tak, že se 2 řetězce vzájemně propletou kolem společné osy.
Spojení je upevněno vznikem vodíkových můstků (vazeb) mezi dusíkatými bázemi
obou řetězců = komplementární páry. Řetězce jsou orientovány protisměrně
a dvoušroubovice je pravotočivá.




Molekuly RNA jsou tvořeny jediným
polynukleotidovým řetězcem.
Cukernou složkou je zde β-D–ribosa.
Místo thyminu je přítomen uracil.
RNA řadíme do několika specifických druhů:
a)
MEDIÁTOROVÁ (informační) RNA (mRNA)
− obsahuje přepis informace z molekuly
DNA o primární struktuře bílkovinných
molekul syntetizovaných v buňce.
b)
TRANSFEROVÁ (přenosová) RNA (tRNA) −
přenáší aminokyseliny na místa syntéz
na bílkoviny.
c)
RIBOSOMOVÁ RNA (rRNA) − je součástí
ribosomů − části buněk, na nichž
probíhá syntéza na bílkoviny
(proteosyntéza).
[9]
 Jde
o zdvojení genetické informace.
 Probíhá při dělení buněk, je součástí mitózy
a karyokineze.
 Od jednoho konce se DNA rozplétá, ke
každému vláknu se vyrobí komplementární
vlákno (dceřiné).
 Původní a dceřiné vlákno se zase splete.
 Výsledkem jsou 2 identické dihelixy.
[11]
 Nejprve
dochází k rozplétání dvoušroubovice
DNA.
 K oběma uvolněným vláknům se na základě
principu komplementarity doplňují volné
[21]
nukleotidy.
Adenin = Thymin
Dvě vodíkové vazby
Guanin ≡ Cytosin
Tři vodíkové vazby
http://www.youtube.com/watch?v=J2BzrA5IWtY
[11]
Nově umístěné nukleotidy se spojují fosfodiesterovými vazbami v souvislé
vlákno.
Takto dochází k replikaci po celé délce makromolekuly DNA.
Výsledkem replikace jsou dvě identické dvouřetězcové dceřiné molekuly.
http://www.youtube.com/watch?v=AGUuX4PGlCc&feature=related
[10]
http://www.youtube.com/watch?v=cDlKrLJjRlY&feature=related
=
tvorba bílkovin za podílu: DNA, všech typů
RNA, AMK, jádra, ribosomů
 1. fáze: TRANSKRIPCE (= přepis genetického
kódu o primární struktuře bílkovin z DNA
v jádře na mRNA)
 V potřebné části dihelixu dojde k rozpletení
vláken DNA a jejich dočasného oddálení.
 Na jednom z vláken začíná přepis jeho
struktury do struktury mRNA (na základě
komplementarity bází).
 Transkripci zahajují i zakončují enzymy.
http://www.youtube.com/watch?v=NJxobgkPEAo&feature=fvsr
 DNA
se po transkripci opět spojí a mRNA
přechází z jádra do cytoplazmy buňky, kde
se váže s několika ribosomy (rRNA)
a překládá jim to, co přepsala z DNA.
 2. fáze: TRANSLACE (= překlad pořadí
nukleotidů mRNA do pořadí aminokyselin
tRNA)
 Informace o každé AMK je zakódována do
tripletu (= kodonu = 3 nukleotidy za sebou).
 Kodonu mRNA odpovídá antikodon tRNA
(AMK).
 Pokud se nenajde vhodný antikodon,
proteosyntéza se ukončuje.
[12]
[13]
TRANSKRIPCE
[14]
http://www.youtube.com/watch?v=1PSwhTGFMxs&feature=related
Aminokyseliny přinesené t-RNA se mezi sebou spojí
peptidovou vazbou
a vzniká protein.
tRNA
antikodon
kodon
mRNA
rRNA
[17]
m-RNA se spojí s ribozomem.
Na trojici nukleotidů (kodon) se naváže na základě komplementarity t-RNA (antikodon),
která nese daný druh aminokyseliny.
http://www.youtube.com/watch?v=Ikq9AcBcohA&feature=related
[16]
[15]
TRANSKRIPCE (= přepis
genetického kódu o
primární struktuře bílkovin
z DNA v jádře na mRNA
TRANSLACE (= překlad
pořadí nukleotidů
mRNA do pořadí
aminokyselin tRNA)
mRNA přechází z jádra do
cytoplazmy buňky, kde se
váže s několika ribosomy
(rRNA) a překládá jim to, co
přepsala z DNA
Aminokyseliny přinesené
t-RNA se mezi sebou spo
peptidovou vazbou a
vzniká protein.
http://www.youtube.com/watch?v=zr_O8aJKHnI&feature=related
 DNA
je nositelem základní genetické
informace buňky.
 Pořadí bází v molekule DNA je kódem pro
primární strukturu bílkovin.
 DNA jsou vázány na histony, s nimiž tvoří
chromozomy (buňky člověka obsahují
46 chromozomů).
je tvořeno i ATP − přenáší
energii, součástí enzymů.
 Změna záznamu genetické informace =
mutace. Jaké znáte mutageny?
 Nukleotidem
[7]
 Negativní
mutace (RTG záření, chemické
látky) poškozují organismus.
 Pozitivní mutace jsou základem přirozeného
vývoje druhu = evoluce.
http://www.youtube.com/watch?v=faRlFsYmkeY
[18]
[15]
http://www.youtube.com/watch?v=zr_O8aJKHnI&feature=related
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Dusíkatá organická báze označovaná jako T.
Dusíkatá organická báze označovaná jako U.
Kodon jinak.
Zdvojení genetické informace.
Překlad pořadí nukleotidů mRNA do pořadí aminokyselin tRNA.
Přenosová RNA.
[7]
1.
T H YM I N
2.
URAC I L
3.
TR I PLET
4. R E P L I K A C E
5. T R A N S L A C E
6. T R A N S F E R O V Á
VYSVĚTLETE TAJENKU.
 mRNA
 PŘEKLAD
 KODON
 PŘENOSOVÁ
 REPLIKACE
 ZMĚNA
 KOMPLEMENTARITA
 DIHELIX
 TRANSKRIPCE
 tRNA
 TRANSLACE
 MUTACE
GEN. INF.
 INFORMAČNÍ
 ZDVOJENÍ GEN. I.
 TRIPLET
 PÁROVÁNÍ BÁZÍ
 DVOUŠROUBOVICE
 PŘEPIS
 Nukleotid
se skládá z báze, disacharidu
a fosfátu.
 Adenin patří mezi pyrimidinové báze.
 DNA se skládá z bází: A, U, C, G.
 V RNA se vyskytuje 2-deoxy-β-D-ribosa.
 Uracil je komplementární s guaninem.
 Sekundární struktura NK je zajištěna kovovou
vazbou.
 Transkripci zajišťuje ribosomová RNA.
 Translace je zdvojení genetické informace.
monosacharidu; purinové; ATCG; β-D-ribosa;
adeninem; vodíkovou vazbou; mediátorová;
replikace
ŘEŠENÍ − KLIKNĚTE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Dusíkatá organická báze označovaná jako T.
Kodon jinak.
Označení pro adenin.
Každý kodon mRNA hledá svůj …
Přepis genetického kódu o primární struktuře bílkovin z DNA v jádře na mRNA.
Párování bází v NK pomocí vodíkových můstků.
Přenosová RNA.
Dusíkatá organická báze označovaná jako U.
Zdvojení genetické informace.
[6]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
T H YM I N
TR I P LET
A
ANT I KODON
T RAN SKR I P CE
K OM P L EME N T A R I T A
T RAN S F E ROVÁ
URAC I L
RE P L I KAC E
VYSVĚTLETE TAJENKU.

KOLÁŘ, K.; KODÍČEK, M.; POSPÍŠIL, J. Chemie organická a biochemie II pro
gymnázia. Praha: SPN, 2005. ISBN 8072352830.

MAREČEK, A.; HONZA, J. Chemie pro čtyřletá gymnázia 3. díl. Olomouc:
Nakladatelství Olomouc, 2000. ISBN 8071820571.

Adenosine. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na
WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DeoxyriboseLabeled.png>
1.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phosphate_Group.PNG> 2.

Sponk. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-DE.svg> 3.

Madeleine Price Ball [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons
na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chemische_Struktur_der_DNA.svg>
4.

Wikiality123. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na
WWW: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AT-GC.JPG> 5.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ADN_animation.gif> 6.

Richard Wheeler. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_orbit_animated_small.gif> 7.

Zephyris. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_Structure%2BKey%2BLabelled.pn_NoBB_cs.
png> 8.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ARNm-Rasmol.gif> 9.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_replication_en.svg> 10.

Madprime, Woudloper. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_replication_split_horizontal.svg> 11.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transcription.jpg> 12.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transcri%C3%A7%C3%A3o_de_DNA.svg> 13.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transcription.png> 14.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transkription_Translation_01.jpg> 15.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ribosome_mRNA_translation_en.svg> 16.

Boumphreyfr. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptide_syn.png> 17.

José-manuel Benitos. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Human-evolution-man.png> 18.

Yikrazuul. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleotide_nucleoside_general.svg> 19.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleotides.png> 20.

Masur. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Replication_fork.svg> 21.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AMP_structure.svg> 22.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenosine-monophosphate-dianion-3Dballs.png> 23.

[cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Uridine_diphosphate.svg> 24.

BQmUB2009108. [cit. 2012-03-07]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
<http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Uridine_difhosphate.png> 25.