Transcript Struktura a vlastnosti nukleových kyselin
Struktura, vlastnosti a typy nukleových kyselin
Něco z historie DNA
Původně si vědci mysleli, že geny jsou proteinové povahy. Otázky: buňce ; jak je zapsaná genetická informace v jak je přenášena z buňky do buňky , nedali vědcům spát.
O vyřešení této záhady se postarali hlavně: Francis Harry Compton Crick a James Dewey Watson.
Watson po studiích biochemie v USA přicestoval na univerzitu do Kodaně, kde se potkal s novozélandským chemikem Mauriciem Wilkinsem, který se zabýval výzkumem struktury DNA. Watson zahořel pro výzkum DNA a odcestoval do Cambridgei, kde se setkal s Cricem.
Jsem si pozvali na návštěvu Wilkinse, aby se dověděli nové poznatky o DNA, ale Wilkins předal tuhle práci kolegyni Rosalindě Franklinové, která rentgenovou krystalografií získala velice zajímavé snímky DNA, které prezentovala na přednášce v Londýně.
Vědělo se z čeho se DNA skládá a jaký je její pravděpodobný tvar – šroubovnice.
Watson vyslovil větu: „Tak sestavíme model!.“
Watson a Crick si nechali vyrobit modely molekul a „hráli“ se s nimi ve své laboratoři. Sestavili desítky modelů, použili různé kombinace, až najednou sestavili model, který odpovídal všem vědeckým zjištěním a poznatkům –
bylo to v roce 1953 a tak se začíná psát nová kapitola v oblasti biologie – vzniklo genetické inženýrství.
V roce 1962
dostali Watson, Crick a Wilkins Nobelovu cenu . Franklinová se bohužel, tohoto ocenení nedožila.
Watson a Crick v současnosti
Primární struktura DNA
Je určená pořadím nukleotidů, spojených v polynukleotidovém řetězci 3,5 fosfodiesterovou vazbou.
Makromolekulu může tvořit až 200 tisíc stavebních jednotek.
Primární struktura DNA určuje pořadí AMK v bílkovinách
sekvence (sled) nukleotidů, které kódují jednu bílkovinu se nazývá GEN. Soubor všech genů v buňce nazýváme GENOM, porušení sekvence nukleotidů, tedy porušení primární struktury DNA = genetické poruchy živých organismů.
Sekundární struktura DNA
navrhli ji v roce 1953 Watson a Crick viď. historie DNA, tvoří jí dva polynukleotidové řetězce, které jsou antiparalelně stočeny do pravotočivé spirály – dvojitý α-helix, pravotočivá dvojšroubovnice, polynukleotidové řetězce jsou spojeny vodíkovými vazbami, které se tvoří mezi dvojicemi dusíkatých bází na principu
komplementarity
– párování.
• vodíkové vazby se tvoří mezi adeninem a thyminem A T ; dvě vodíkové vazby a guaninem a cytosinem G-C ; tři vodíkové vazby.
Sekundární struktura je poměrně stabilní, tuto stabilitu jí dodávají právě vodíkové vazby mezi polynukleotidovými řetězci.
• sekundární strukturu můžeme přirovnat k točitému schodišti, kde „zábradlí“ tvoří deoxyribofosfátové části polyřetězce a stupně „schody“ tvoří dvojice bází spojených vodíkovými vazbami.
Vlákno DNA
Úloha:
Na principu komplementarity doplňte jednotlivé nukleotidy k danému vláknu DNA a spojte je navzájem vodíkovými můstky.
A C G T A G C T A C T G C A T C G A T G Komplementární vlákno DNA
Terciární struktura DNA
• vzniká stočením dvojšroubovnice v prostoru do tzv. SUPERHELIXU, • takto vzniklá DNA se nazývá superspiralizovaná.
Struktura RNA
primární struktura:
je v podstatě stejná jako u DNA, rozdíl je jenom v složení nukleotidů, ve kterých je deoxyribosa nahrazena ribosou a z dusíkatých bází je thymin nahrazen uracilem. Párovaní bází je pak: A-U; G-C.
sekundární a terciární struktura:
RNA nacházíme i zdvojené segmenty.
je mnohem různorodější než u DNA. Při izolaci RNA z buňky získáme vzorek, který obsahuje různé typy nukleové kyseliny. Většina RNA je jednořetězcová, ale v některých typech Jednotlivé typy RNA se liší funkcí, místem výskytu, ale aj molekulovou hmotností a strukturou. Podle biologické funkce a výskytu dělíme RNA na: mediátorovou – mRNA ; ribosomální – rRNA a transferovou – tRNA .
Mediátorová RNA - mRNA
informační, má název odvozený z angl. messenger = posel, tvoří 5 – 10 % obsahu RNA v buňce, jejím úkolem je přenos genetické informace z DNA (z buněčného jádra) na biosyntézu bílkovin (na ribosomy), tvoří se přímo na řetězci DNA na principu komplementarity bází, tak že A z DNA se přepíše jako U do RNA, G se přepíše jako C, T jako A a C jako G, má jednořetězcovou strukturu, trojice nukleotidů mRNA nazýváme TRIPLETY nebo KODONY.
Ribosomální RNA - rRNA
tvoří základní stavební složku ribosomů a představuje až 90 % obsahu NK v buňce, její molekuly jsou poměrně velké, obsahují až 3000 nukleotidů, má velký význam při proteosyntéze bílkovin, rRNA je jednořetězcová, část makromolekuly rRNA má však zdvojené segmenty, ale vyskytují se tady i místa s porušenou komplementaritou bází, které se nazývají „laloky“ – oválné výběžky.
laloky
Transferová RNA – tRNA (přenosová)
má velký význam při proteosyntéze, zabezpečuje přenos aktivovaných AMK na místo tvorby peptidového řetězce (z cytoplasmy do ribosomů), tRNA nemají vysokou molekulou hmotnost, obsahují jen 70 až 80 nukleotidů, nacházejí se rozpuštěné v cytoplasmě, tRNA mají strukturu „jetelového listu“: jejích molekula se skládá ze tří konstantních smyček a jedné menší – variabilní smyčky, jsou spojeny úseky s dvouřetězcovou - translace. strukturou; každá tRNA má na jednom konci tzv. ANTIKODON – trojici nukleotidů, která se váže při proteosyntéze na příslušný kodon mRNA