Vypracovala: Mgr. Jana Dolinská

 

 

Nukleové kyseliny (NK) sú makromolekulové látky označované ako hmotní nositelia dedičnosti. V ich primárnej štruktúre je zapísaná genetická informácia.

 

Nukleové kyseliny objavil v r. 1869 Švajčiar J. F. Miescher. Izoloval ich z jadier bielych krviniek obsiahnutých v hnise. Rozlíšili sa 2 typy nukleových kyselín. Kyselina deoxyribonukleová - DNA a kyselina ribonukleová - RNA. Objav štruktúry molekuly DNA sa datuje roku 1952 a o rok neskoršie dostali jej objavitelia J.Watson a F. Crick za tento objav Nobelovu cenu.

 

Nukleotidy – stavebné jednotky NK. Ich počet, poradie a stavba identifikuje každý typ NK.

 

Všeobecná stavba nukleotidu:

  • dusíkatá organická báza – ide o heterocylickú zlúčeninu s atómom dusíka vo svojej štruktúre. Dusíkaté bázy sú odvodené od 2 heterocyklických zlúčenín – purínu (adenín, guanín) a pyrimidínu (cytozín, tymín, uracyl).

  • cukor (pentóza) - podľa typu NK je to buď ribóza alebo deoxyribóza

  • zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej PO43-

 

DNA

 

Je nositeľkou genetickej informácie všetkých organizmov s výnimkou nebunkových vírusov. U eukaryotických organizmov je DNA uložená v jadre, prípadne môže sa nachádzať aj v mitochondriách a chloroplastoch (mimojadrová dedičnosť). U prokaryotických organizmov sa DNA nachádza voľne v cytoplazme a nie je ohraničená jadrovou membránou.

 

DNA je pravotočivá dvojzávitnica, ktorej obidva reťazce vznikli spojením nukleotidov.

 

Stavba nukleotidu DNA:

  • dusíkatá báza

    • A (adenín) ↔ T (tymín) (navzájom sú viazané 2 vodíkovými väzbami)

    • C (cytozín) ↔ G (guanín) (navzájom sú viazané 3 vodíkovými väzbami)

    • Tieto dusíkaté bázy sú navzájom doplnkové – komplementárne, čo znamená, že sa môžu viazať iba navzájom a nie s inými dusíkatými bázami.

  • deoxyribóza

  • zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej PO43-

 

Nukleotidy sú usporiadané do radu za sebou a ich spojenie zabezpečujú zvyšky kyseliny trihydrogénfosforečnej, ktoré spájajú uhlík 3' jednej deoxyribózy s uhlíkom 5' druhej deoxyribózy. Smer vláken sa označuje práve podľa orientácie deoxyribózy v nich, teda: smer 3´→5´ a opačný smer 5´→3´. Oba vlákna sa voči sebe správajú ako obraz a jeho negatív.

 

Dva polynukleotidové reťazce DNA sú spojené podľa princípu komplementarity párovaním dusíkatých báz. Súdržnosť oboch vláken spolu zabezpečujú slabé sily – vodíkové väzby.

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e4/DNA_chemical_structure.svg

 

Štruktúra DNA

 

Nukleozid – vznikáspojením dusíkatej bázy a deoxyribózy (teda bez fosfátu).

 

RNA

 

Je tvorená len jednýmvláknom stočeným do závitnice.

 

Stavba nukleotidu RNA:

  • dusíkatá báza

    • A (adenín) ↔ U (uracyl) (navzájom sú viazané 2 vodíkovými väzbami)

    • C (cytozín) ↔ G (guanín) (navzájom sú viazané 3 vodíkovými väzbami)

  • ribóza

  • zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej PO43-

 

V bunkách sú prítomné 3 druhy RNA:

  • mRNA (mediátorová RNA) – obsahuje prepis informácie z molekuly DNA o primárnej štruktúre bielkovín

  • tRNA (transferová RNA) – prenáša voľné aminokyseliny na miesta proteosyntézy

  • rRNA (ribozómová RNA) – je súčasťou ribozómov

 

Replikácia nukleových kyselín

 

  • prebieha v S – fáze (syntetickej fáze) bunkového cyklu

  • vznikajú kópie molekúl NK, ktoré sa dostávajú do dcérskych buniek. Tým sa zachová rovnaká genetická informácia v materskej i dcérskej bunke.

  • samotná replikácia väčšinou prebieha v jadre bunky.

 

Replikácia – syntéza (tvorba) molekuly DNA

 

POZOR! Molekula DNA sa replikuje podľa molekuly DNA!

 

  • reťazce pravotočivej dvojzávitnice molekuly DNA sa od seba oddelia porušením vodíkových mostíkov medzi komplementárnymi bázami oboch reťazcov

  • každý z reťazcov pôvodnej molekuly DNA slúži ako matrica (predloha) na syntézu nového reťazca

  • k obnaženým dusíkatým bázam, ktoré sú súčasťou nukleotidov sú priraďované voľné nukleotidy, ktoré sú svojimi dusíkatými bázami komplementárne

 

Dusíkatá báza v predlohe

Priradená dusíkatá báza

C

G

G

C

A

T

T

A

 

  • enzým DNA – polymeráza spája priradené nukleotidy do súvislého reťazca

  • energia na vytvorenie väzby medzi jednotlivými nukleotidmi sa získava z molekuly ATP

  • výsledkom replikácie sú 2 rovnaké molekuly DNA, z ktorých každá obsahuje jeden reťazec pôvodnej molekuly DNA a jeden novosyntetizovaný, t. j. dcérsky.Obe molekuly DNA obsahujú presne tie isté gény ako mala východisková molekula.

http://trc.ucdavis.edu/biosci10v/bis10v/week5/replication.gif

 

Replikácia DNA

 

Replikácia – syntéza (tvorba) molekuly RNA

 

POZOR! Molekula RNA sa replikuje podľa molekuly DNA!

 

  • reťazce pravotočivej dvojzávitnice molekuly DNA sa od seba oddelia porušením vodíkových mostíkov medzi komplementárnymi bázami oboch reťazcov

  • iba jeden z reťazcov pôvodnej molekuly DNA slúži ako matrica (predloha) na syntézu reťazca RNA (je to geneticky určené).

  • k obnaženým dusíkatým bázam, ktoré sú súčasťou nukleotidov DNA sú priraďované voľné nukleotidy RNA na základe nasledujúcej komplementarity:

 

Matrica (vlákno DNA)

Vytvárané vlákno RNA

C

G

G

C

A!

U!

T

A

 

  • enzým RNA – polymeráza spája priradené nukleotidy do súvislého reťazca

  • energia na vytvorenie väzby medzi jednotlivými nukleotidmi sa získava z molekuly ATP

  • vytvorené vlákno RNA sa odpojí od matrice

  • oddelené reťazce vlákna DNA sa opäť spoja vodíkovými väzbami a obnovia štruktúru dvojzávitnice

 

Proces replikácie je zložitý a presne kontrolovaný, aby sa neurobil „preklep“ v syntéze DNA alebo RNA. Takáto chyba by vyvolala mutáciu.

 

Použitá literatúra:

Ušaková, K. et al.: Biológia pre gymnázia 5. 1. vyd. Bratislava : Slovenské pedagogické nakladateľstvo. 2003. 71 s. ISBN: 80-10-00039-6

http://sk.wikipedia.org/wiki/Deoxyribonukleov%C3%A1_kyselina