Struktura DNA a RNA

Nukleové
kyseliny
Struktura DNA a RNA
Milada Roštejnská
Helena Klímová
Obsah
Typy nukleových kyselin
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů
Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem?
Fosfodiesterová vazba
Komplementarita bází
Pravotočivá šroubovice
Typy DNA
Molekula RNA
Typy RNA
Použitá literatura
Typy nukleových kyselin
Existují dva typy nukleových kyselin (NA, z anglických slov nucleic acid):
deoxyribonukleová (DNA);
ribonukleová (RNA).
DNA je lokalizována v buněčném jádře, RNA v cytoplasmě a v jadérku.
Obsah
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů
Nukleotidy se skládají:
1. z dusíkaté heterocyklické báze:
thymin - T
adenin - A
NH2
O
CH3
N
NH
N
N
cytosin - C
NH
N
HN
H2N
DNA
N
uracil - U
NH2
O
N
N
HN
O
guanin - G
NH
O
N
O
HN
NH
O
NH
RNA
N
N
NH
Obsah
Purinové deriváty
Pyrimidinové deriváty
N
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů
Nukleotidy se skládají:
1. z dusíkaté heterocyklické báze:
2. z pentosy
2-deoxy-D-ribosa
HO
HO
CH2
O
H
CH2
H
O
C
H
H
C
C
H
H
C
C
OH
H
C
H
C
OH
H
OH
OH
DNA
Obsah
D-ribosa
RNA
C
OH
DNA a RNA jsou tvořeny z nukleotidů
Nukleotidy se skládají:
1. z dusíkaté heterocyklické báze:
2. z pentosy
3. ze zbytku kyseliny fosforečné.
OH
HO
P
OH
Obsah
O
Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem?
Nukleosid se skládá pouze z dusíkaté báze a pentosy.
Nukleosid
(pentosa + báze)
Nukleotid
(pentosa + báze + kyselina fosforečná)
NH2
NH2
N
N
N
N
P
N
N
O
HO
HO
N
N
O
O
O
OH
OH
OH
N-glykosidová vazba
Dusíkatá báze je N-glykosidicky vázána na příslušné sacharidy.
Obsah
Fosfodiesterová vazba
NH2
N
N
5'-konec
N
N
O
O
-O
P
Mezi fosfátovou skupinou
a hydroxylovou skupinou
na 3. uhlíku na pentose
vzniká tzv.
fosfodiesterová vazba.
O
O
CH3
HN
O-
Na jednom konci
DNA je hydroxylová
skupina –OH
pentosy (3'-konec).
N
O
O
NH2
O
P
O
O
O-
N
O
Na druhém konci DNA je
fosfátová skupina od
zbytku kyseliny
fosforečné (5'-konec).
O
P
N
O
O
O
O
N
HN
O-
O H2N
O
P
N
N
O
O
O-
Obsah
Na povrchu je NA velmi silně záporně nabitá.
OH
3'-konec
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:
H
N
N
NH
O
H
H
N
CH3
N
NH
N
adenin
thymin
O
H
O
N
NH
N
H
H
N
N
N
NH
N
guanin
H
O
cytosin
H
Obsah
Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout
energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice.
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:
ADENIN
THYMIN
2 můstky, v DNA
CYTOSIN
GUANIN
3 můstky, v DNA
ADENIN
URACIL
2 můstky, v RNA
CYTOSIN
tj. adenin se páruje
buď s thyminem
(v DNA)
nebo s uracilem
(v RNA),
guanin s cytosinem
a naopak.
GUANIN
3 můstky, v RNA
Obsah
Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout
energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice.
Pravotočivá šroubovice
3'
5'
G
DNA je stočena do pravotočivé šroubovice, která je
stočena ze dvou komplementárních vláken DNA.
C
T
A
A
Řetězce v DNA jsou vůči sobě antiparalelní
T
(tzn., že polarita jednoho řetězce je opačná k
polaritě druhého řetězce DNA.
T A
G
C
C
C
G
G
A T
C G
Obsah
Obr. 1.
Model pravotočivé dvoušroubovice
5'
A
Obr. 2.
Struktura
DNA
T
3'
Typy DNA
B DNA
Pravotočivá.
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
Pravotočivá.
11 párů bází na
závit.
Z DNA
Levotočivá.
12 párů bází na
závit.
Vytváří se, pokud
se ve šroubovici
objeví pravidelné
opakování bází
adeninu a
thyminu.
Obr. 3. Prokaryotní buňka
Obsah
Prokaryotní DNA i DNA semiautonomních organel (např.
mitochondrií) jsou kruhové.
Molekula 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.
Obsah
Obr. 4. Struktura tRNA
Typy RNA
tRNA
(transferová)
rRNA
(ribosomální)
mRNA
(informační, mediatorová)
Vybírá správné
aminokyseliny a
umísťuje je do
správného místa
na ribosomu, aby
mohly být
začleněny do
rostoucího
aminokyselinovéh
o řetězce.
Tvoří jádro
ribosomů, na
kterých je mRNA
překládána do
proteinu.
Vzniká přepisem genů
kódujících
aminokyselinovou
sekvenci proteinů a
její základní funkcí je
řídit vznik proteinu.
Obsah
rRNA a tRNA vznikají přepisem genů nekódujících
aminokyselinovou sekvenci proteinu. Jedná se o tzv. neinformační
RNA.
Použitá literatura
[1] ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997.
[2] NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, 2000.
[3] KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998.
Obsah