Struktura nukleových kyselin

genetická informace, dogma molekulární genetiky, informační makromolekuly, proteiny, aminokyseliny, nukleové kyseliny, nukleosidy, nukleotidy, fosfodiesterová vazba, párování bazí, primární a sekundární struktura NK, struktura RNA

Vlastnosti genetického materiálu

V předcházejících kapitolách bylo konstatováno, že geny jsou uloženy na chromozomech a kontrolují fenotypové vlastnosti a že chromozomy se specificky přenášejí gametami do dalších generací potomků. Geny tedy obsahují informace o formě a vlastnostech potomstva a tato informace se nazývá genetická informace. Až do roku 1944 nebylo zcela jasné, které chemické látky chromozomu tvoří podstatu genů. Zpočátku vedla teorie, že genetická informace je zapsána v sekvenci aminokyselin v proteinech chromozomu. Nakonec bylo dokázáno, že nukleové kyseliny (DNA) slouží jako "informační podklad" pro procesy dědičnosti. Byl postupně dokázán vztah mezi strukturou DNA a jejími funkcemi. Revoluční krok představoval rok 1953, kdy Watson a Crick předložili hypotetický návrh struktury DNA jako dvojité šroubovice.

Genetický materiál má několik vlastností:

reprodukce (replikace),
uchování informace (genofor),
projev informace (exprese),
variabilnost mutacemi.

Exprese genetické informace je komplexní proces a lze se jej představit jako informační tok (přesun informace pomocí informačních molekul z sekvence nukleotidů do sekvence aminokyselin) v buňce.

Souhrnně tyto procesy (směr "toku" genetické informace) představují tzv. centrální dogma molekulární genetiky:

DNA>RNA>protein

(Pozor však na dogmata!)

Informační makromolekuly

Mezi biologické makromolekuly řadíme látky s relativní molekulovou hmotností tisíc až několik set milionů. Jedná se o proteiny, nukleové kyseliny a polysacharidy. Informační charakter mají proteiny a nukleové kyseliny. Jejich informační funkce vyplývá z jejich struktury - polymerního charakteru (makromolekula složená z malých molekul, podjednotek označené jako monomery).

Proteiny - bílkoviny

Jsou to makromolekuly složené z jednoho nebo více polypeptidových řetězců. Základními jednotkami jsou aminokyseliny. Aminokyseliny zařazované do peptidického řetězce během translace jsou standardní a je jich 21 typů.

*Název*	*Vzorec*	*Název*	*Vzorec*
*alanin* *(Ala, A)*		*glutamin* *(Gln, Q)*
*arginin* *(Arg, R)*		*glutamová kys.* *(Glu, E)*
*asparagin* *(Asn, N)*		*glycin* *(Gly, G)*
*asparágová kys.* *(Asp, D)*		*histidin* *(His, H)*
*cystein* *(Cys, C)*		*izoleucin* *(Ile, I)*
*leucin* *(Leu, L)*		*serin* *(Ser, S)*
*lyzin* *(Lys, K)*		*treonin* *(Thr, T)*
*metionin* *(Met, M)*		*tryptofan* *(Trp, W)*
*fenylalanin* *(Phe, F)*		*tyrozin* *(Tyr, Y)*
*prolin* *(Pro, P)*		*valin* *(Val, V)*
		*selenocystein* *(SeCys)*	21. aminokyselina

Sekvence (pořadí) standardních aminokyselin v polypeptidovém řetězci tvoří primární strukturu proteinů, která tvoří základ specifičnosti každého proteinu. Primární struktura peptidu určuje tvorbu sekundární (a - helix či šroubovice a b - struktura či skládaný list).

Peptidová vazba:

Nukleové kyseliny

Jsou makromolekulární látky tvořené polynukleotidovými řetězci. Jedná se o polymer nukleotidů navzájem spojených fosfodiesterovými vazbami. Rozlišujeme:

polyribonukleotidy (RNA řetězce) - monomerem jsou ribonukleotidy,
polydeoxyribonukleotidy (DNA řetězce) - monomerem jsou deoxyribonukleotidy.

Báze

Cukry

Nukleosidy	Nukleotidy
a) RNA
uridin	UMP uridylová kyselina (uridin-5´-monofosfát)
cytidin	CMP cytidylová kyselina (citidin-5´-monofosfát)
adenozin	AMP adenylová kyselina (adenozin-5´-monofosfát)
guanozin	GMP guanylová kyselina (guanozin-5´-monofosfát)
b) DNA
2´deoxytymidin	dTMP deoxytymidilová kyselina (2´deoxytymidin-5´-monofosfát)
2´deoxycytidin	dCMP deoxycytidylová kyselina (2´deoxycitidin-5´-monofosfát)
2´deoxyadenozin	dAMP deoxyadenylová kyselina (2´deoxyadenozin-5´-monofosfát)
2´deoxyguanozin	dGMP deoxyguanylová kyselina (2´deoxyguanozin-5´-monofosfát)

*Příklad nukleosidu a nukleotidu s bazí adenin*

Trifosfátová forma nukleosidů slouží jako prekurzor molekul během syntézy nukleové kyseliny. ATP a GTP jsou navíc důležité v buněčném metabolizmu, protože velké množství energie ukládají nebo vydávají koncovou fosfátovou skupinou. Hydrolýza ATP nebo GTP na ADP nebo GDP a anorganický fosfát (P) je doprovázena uvolněním velkého množství energie v buňce, potřebné k mnoha reakcím. Mimo jiné i v molekulárně genetických procesech.