Maturitní okruhy z chemie

Nukleové kyseliny

Biochemická podstata genu

• 
  roku 1944 bylo dokázáno, že nositelem genetické informace jsou nukleové kyseliny
  
• 
  gen - úsek molekuly DNA (u virů též RNA), který řídí syntézu jednoho druhu bílkovinných molekul
  
• 
  1 molekula DNA lidské buňky obsahuje asi 5 ^. 10⁹ párů nukleotidů, což odpovídá asi 1 miliónu genů
  
• 
  nukleové kyseliny kódují 20 aminokyseliny v bílkovinách, dostatečný počet variací poskytují třípísmenová slova - triplety bází, třípísmenové variace ze čtyř bází umožňují vytvořit celkem 64 kódů
  

Struktura nukleových kyselin

• 
  nukleové kyseliny se vyskytují ve všech organismech - deoxyribonukleová (DNA) a ribonukleová (RNA)
  
• 
  DNA je lokalizována především v jádrech buněk, RNA hlavně v jejich cytoplazmě
  
• 
  jsou to dlouhé vláknité molekuly, mnohem delší než proteiny
  
• 
  stavební složkou jsou nukleotidy, složené z dusíkaté báze, cukru a kyseliny fosforečné
  
• 
  v nukleových kyselinách se vyskytuje pět základních dusíkatých bází: adenin (A), guanin (G) - deriváty purinu, thymin (T), cytosin (C) a uracil (U) - deriváty pyrimidinu
  
• 
  nukleotidy se vzájemně spojují - vzniká polynukleotidový řetězec nukleové kys.
  
• 
  spojení nastává mezi cukernou složkou prvního nukleotidu a fosfátovým zbytkem následujícího nukleotidu, základní páteř NK je tedy tvořena střídajícími se cukernými a fosfátovými skupinami, navázané báze z řetězce vyčnívají
  

• 
  v RNA je cukernou složkou ribosa, v DNA 2-deoxyribosa, DNA obsahuje A, G, C, T v RNA je T nahrazen U, obsahuje tedy A, G, C a U
  
• 
  pořadí neboli sekvence bází v řetězci NK se mění v každém organismu
  
• 
  molekula DNA tvoří dva polynukleotidové řetězce stočené do dvojité šroubovice (helix)
  
• 
  oba řetězce jsou pospojovány v pravidelných intervalech odpovídajících jednotlivým nukleotidům (na jednu otočku šroubovice připadá 10 nukleotidů)
  
• 
  ze strukturních důvodů může vzniknout vazba vždy mezi jednou purinovou a jednou pyrimidinovou bází, v molekule DNA se tudíž tvoří páry bází A - T a G - C, při transkripci se páruje A s U, interakce mezi bázemi má charakter vodíkových můstků
  
• 
  molekuly RNA jsou obvykle jednovláknové, buňka obsahuje tři typy RNA: ribozomální RNA (rRNA, je součástí ribozómů), informační (messenger) RNA (mRNA, nese informaci pro syntézu bílkovin), přenosová RNA (tRNA, přenáší aminokyseliny do ribozómů, kde jsou sestavovány do polypeptidových řetězců)
  
• 
  pro každou aminokyselinu existuje alespoň jedna tRNA, molekuly tRNA jsou relativně malé, obsahují přibližně 100 nukleotidů, tRNA s navázanou aminokyselinou se nazývá aktivovaná tRNA
  
• 
  v jedné ze smyček je antikodon - trojice bází, která je komplementární k trojici bází v mRNA, ke kodonu
  

Molekulární základ dědičnosti

• 
  základem ukládání a přenosu genetické informace jsou tři procesy:
  

1. 
   replikace - kopírování molekul DNA pro nově vznikající buňky za reprodukčního cyklu
   
2. 
   transkripce - přepis informace uložené v DNA na mRNA
   
3. 
   translace - překlad z „řeči bází“ do „řeči aminokyselin“, je to proces syntézy bílkovin řízený mRNA
   

• 
  přenos genetické informace od DNA v jádře buňky až k bílkovinám lze zjednodušeně vyjádřit schématem: DNA _replikace DNA _transkripce mRNA _translace bílkovina
  

Replikace

• 
  replikace je děj, při kterém vznikají z jedné molekuly DNA dvě identické mol. DNA
  
• 
  dvoušroubovice původní DNA se nejprve rozplete a každý z řetězců slouží jako vzor pro syntézu doplňkového neboli komplementárního řetězce, základem je pravidlo o párování bází
  
• 
  sekvence bází v obou řetězcích je totožná, obsah informací je stejný
  
• 
  syntéza DNA vyžaduje jako výchozí stavební materiál nukleosidtrifosfáty a je tedy energeticky velmi náročná, děj je katalyzován DNA-polymerasou
  

Transkripce

• 
  transkripce je děj, kterým se přenáší informace z jádra buňky (z DNA), kde je uložena, do cytoplazmy
  
• 
  informace se přepisuje do mRNA, mechanismus transkripce je velmi podobný replikaci, je katalyzován RNA-polymerasou, cukerná složka nukleosidtrifosfátů potřebných k syntéze je tentokrát ribosa, místo thyminu se do mRNA zabudovává U
  

Translace

• 
  translace je děj, při kterém se informace obsažená v molekule mRNA „překládá“ do molekuly bílkoviny
  
• 
  děj probíhá v cytoplazmě a účastní se ho kromě mRNA ještě ribozómy, aktivované tRNA a řada enzymů
  
• 
  nejprve se mRNA váže na ribozóm, pak se připojí první dvě aktivované tRNA nesoucí první dvě aminokyseliny budoucí bílkoviny, jejich správné řazení a spojení peptidovou vazbou obstarává interakce kodonu (mRNA) s antikodonem (tRNA)
  
• 
  vzniklý dipeptid je vázán na druhé tRNA, první tRNA se uvolní
  
• 
  analogicky se může vázat třetí a další aminokyselina, dokud není utvořena celá molekula bílkoviny
  

5. 
   DALŠÍ PŘÍRODNÍ LÁTKY
   

• 
  enzymy - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
  
• 
  vitamíny - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
  
• 
  hormony - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
  
• 
  tuky - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
  
• 
  cukry - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé
  
• 
  bílkoviny - názvosloví, příprava, reakce, vlastnosti, použití, představitelé