Nukleové kyseliny - Struktura DNA a RNA

 

Výukové materiály ke kapitole Nukleové kyseliny

1. Výukový materiál - prezentace Nukleové kyseliny:

NA Prezentace

ve formě powerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

2. Výukový materiál - prezentace Chromosom:

NA Prezentace

ve forměpowerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

3. Výukový materiál - prezentace Replikace:

NA Prezentace

ve forměpowerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

4. Výukový materiál - prezentace Transkripce:

NA Prezentace

ve forměpowerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

5. Výukový materiál - prezentace Translace:

NA Prezentace

ve forměpowerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

6. Dílčí výukové materiály:
(flashové animace ve formátu swf):

Stavební jednotky nukleových kyselin

Nukleotidy

Komplementarita bází v DNA

Komplementarita bází v RNA

Primární struktura DNA

Primární struktura RNA

Sekundární struktura DNA

Sekundární struktuta tRNA

Aminoacyl-tRNA

 

Celkem

Kapitoly:

1. Jaká je primární struktura DNA a RNA?

2. Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem?

3. Jak jsou jednotlivé nukleotidy mezi sebou vázány?

4. Co je komplementarita bází?

5. Jaká je sekundární struktura DNA?

6. Jaká je sekundární struktura RNA?

 

Existují dva typy nukleových kyselin (NA, z anglických slov nucleic acid): deoxyribonukleová (DNA) a ribonukleová (RNA).

DNA je lokalizována v buněčném jádře, RNA v cytoplasmě.

1. Jaká je primární struktura DNA a RNA?

DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů. Nukleotidy se skládají:

  • - z dusíkaté heterocyklické báze (z adeninu, cytosinu, guaninu, thyminu a uracilu);
  • - z pentosy (z deoxyribosy v DNA, z ribosy v RNA);
  • - ze zbytku kyseliny fosforečné. (viz též animace Stavební jednotky nukleových kyselin)

obr
Obr. 1: Dusíkaté heterocyklické báze.

Adenin a guanin patří mezi deriváty purinu; thymin, cytosin a uracil patří mezi pyrimidinové deriváty. Thymin, adenin, guanin a cytosin jsou složky DNA, kdežto RNA tvoří adenin, guanin, cytosin a uracil (viz též animace Stavební jednotky nukleových kyselin).

obr
Obr. 2: Složky nukleových kyselin.

2. Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem?

Nukleosid se skládá pouze z dusíkaté báze a pentosy. V uvedených vzorcích (níže) jsou uhlíky pentosy modře očíslovány (viz dále).

obr
Obr. 3: Rozdíl mezi nukleosidem a nukleotidem.

3. Jak jsou jednotlivé nukleotidy mezi sebou vázány?

Mezi fosfátovou skupinou na 5. uhlíku pentosy prvního nukleotidu a hydroxylovou skupinou na 3. uhlíku pentosy druhého nukleotidu vzniká tzv. fosfodiesterová vazba. Na jednom konci DNA je hydroxylová skupina -OH pentosy (3' konec). Na druhém konci DNA je fosfátová skupina od zbytku kyseliny fosforečné (5' konec). Viz též animace Primární struktura DNA a Primární struktura RNA.

Na povrchu je NA velmi silně záporně nabitá.

obr
Obr. 4: Fosfodiesterová vazba.

primDNAprimRNA
Obr. 5: Primární struktura nukleových kyselin (DNA a RNA).

4. Co je 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, tj. adenin se páruje buď s thyminem (v DNA) nebo s uracilem (v RNA), guanin s cytosinem a naopak. Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice. Viz též animace Komplementarita bází v DNA a Komplementarita bází v RNA.

dnarna
Obr. 6: Párování bází.

5. Jaká je sekundární struktura DNA?

DNA je stočena do pravotočivé dvoušroubovice, která je stočena ze dvou komplementárních vláken DNA (viz též animace Sekundární struktura DNA).

Řetězce v dvoušroubovici DNA jsou vůči sobě antiparalelní, tzn. že polarita jednoho řetězce je opačná k polaritě druhého řetězce DNA.

Vodíkové vazby a tato zdvojená šroubovice přispívají k co největší stabilizaci molekuly DNA.

Typy DNA:

  • - B DNA (nejčastější) – jedná se o pravotočivou dvoušroubovici mající 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 – opět se jedná o pravotočivou dvoušroubovici; má 11 párů bází na závit;
  • - Z DNA – jedná se o levotočivou dvoušroubovici; vytváří se, pokud se ve šroubovici objeví pravidelné opakování bází adeninu a thyminu;
  • - cirkulární DNA (kruhová DNA) – prokaryotní DNA i DNA semiautonomních organel (např. mitochondrií) jsou kruhové.

modelDNA-sek
Obr. 7: Sekundární struktura DNA.

6. Jaká je sekundární struktura 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 (viz též animace Sekundární struktura tRNA).

Typy RNA:

  • - mRNA (informační, mediatorová) – vzniká přepisem genů kódujících aminokyselinovou sekvenci proteinů a její základní funkcí je řídit vznik proteinu;
  • - rRNA (ribosomální) – tvoří jádro ribosomů, na kterých je mRNA překládána do proteinu;
  • - tRNA (transferová) – vybírá správné aminokyseliny a umísťuje je do správného místa na ribosomu, aby mohly být začleněny do rostoucího aminokyselinového řetězce.

rRNA a tRNA vznikají přepisem genů nekódujících aminokyselinovou sekvenci proteinu a jedná se o tzv. neinformační RNA.

tRNA
Obr. 8: Sekundární struktura tRNA.