Nukleové kyseliny

Biomakromolekulové látky, kt.úlohou je uchovávať a prenášať genetickú info v bunke
Výskyt: v jadre buniek, v mitochondriách, centriolách, chloroplastoch

Nukleotid —stavebná zložka NK,
zloženie: zásaditá zložka:
5 základných dusíkatých báz:1,deriváty purínu / adenín/A/ ,guanin /G/
2,deriváty pyrimidínu tymín/T/,cytozín/C/,uracil/U/
kyslá zložka:H3PO4 kys. trihydrogénfosforečná
monosacharid: deoxyribóza alebo ribóza

ester H3PO4 a nukleozidov, na tvorbe esteru sa podieľa hydroxylová skupina viazaná na 5,uhlíku sacharidovej zložky
ak obsahujú ribózu, nazývajú sa ribonukleotidy /sú stavebnou jednotkou RNA/
ak obsahujú deoxyribózu, nazývajú sa deoxyribonukleotidy /staveb. jednotka DNA/
v nukleových kys. Sú jednotlivé nukleotidy spojené 3´,5´-fosfodiesterovou väzbou medzi 5´-fosfátom jedného nukleotidu a 3´hydroxylovou skupinou pentózy susedného nukleotidu → vzniká polynukleotidový reťazec

Odštiepením H3PO4 sa z nukleotidu vytvára nukleozid.
N-glykozidy purínových a pyrimidínových báz, v kt. je uhlíkový atóm v polohe 1 pentózového kruhu glykozidicky viazaný k dusíkovému atómu N1 pyrimidínu alebo N9
Základné nukleozidy: tymidín, cytidín,uridín ,adenozín ,guanozín

Molekula DNA/deoxyribonukleová kyselina/
obsahuje monosacharid:2-deoxyribóza,bázy/A,G,C,T/
presné info/poradie nukleotidov viazaných na polypeptidovom reťazci/
Sekundárna štruktúra DNA
tvoria ju 2 polynukleotidové reťazce stočené do dvojitej závitnice/  helix/,oba reťazce sú pospájané v pravidelných intervaloch odpovedajúcim jednotlivým nukleotidom./na jedno zatočenie závitnice pripadá 10 nukleotidov/
purínové a pyrimidínové zásady sa navzájom viažu vodíkovými mostíkmi a obrátené sú dovnútra závitnice.
obsahuje na 1 strane rovnaký počet adeninových a tymínových nukleotidov a na 2 strane guaninových a cytozínovych nukleotidov.—môžu sa navzájom viazať vodíkovými väzbami/komplementarita báz/
Terciárna štruktúra DNA
udáva priestorovú orientáciu DNA
dvojitá závitnica je priestorovo stočená do tzv.superhelixu
štruktúra NK

Komplementarita báz:navzájom sa viaže1 purínová s 1pyrimidínovou bázou.G sa viaže 3 vodikovými väzbami s C, a A sa viaže 2 vodíkovými väzbami s T v DNA alebo U v RNA.

Molekula RNA/ribonukleová kyselina/
 obsahuje monosacharid ribóza,bázy/A,G,C,U/

Ribozómová RNA/rRNA/
Je súčasťou ribozómov/ribozómy—bunkové organely,v ktorých prebieha syntéza bielkovín/
Mediátorová RNA/mRNA/
V štruktúre obsahuje prepis poradia nukleotidov 1 vlákna DNA o primárnej štruktúre bielkovinových molekúl, ktoré sa v bunke syntetizujú a prenášajú gen.info z jadra do cytoplazmy.

Transferová RNA/tRNA/
Prenáša/transportuje/ aminokyseliny na miesto syntézy bielkovín./ribozómy/,kde sú zostavované do polypeptidových reťazcov. Pre každú aminokyselinu existuje aspoň jedna tRNA.
Molekuly tRNA sú relatívne malé, obsahujú približne 100 nukleotidov.Ich štruktúra tvarom pripomína štvorlístok.
tRNA s naviazanou aminokyselinou sa nazýva aktivovaná tRNA.V jednom z uzlov tRNA je antikodon/trojica báz/,kt.sú komplementárne k trojici báz v mRNA kodon.
štruktúra tRNA

Biologická funkcia NK
DNA-je materiálna podstata gen.info v bunke, pričom poradie nukleotidov v DNA určuje poradie aminokyselín v bielkovinách.
Úsek DNA,kt.kóduje jednu bielkovinu, sa nazýva gén.
Ďalšie úseky molekúl DNA obsahujú info pre syntézu ostatných typov bunkových RNA a oblasti so špecifickým poradím nukleotidov plnia rôzne regulačné funkcie.
Súbor všetkých génov sa nazýva genóm.

Biologická funkcia nukleotidov:
nie sú len stavebnými zložkami NK,ale spolu s nukleozidmi sa môžu vyskytovať aj voľne a plniť najrozmanitejšie funkcie
špecificky sa zúčastňujú na biosyntéze bielkovín, polysacharidov a zložitých lipidov
Významnú úlohu v metabolizme má ATP /kys.adenozíntrifosforečná/

primárny zdroj energie v bunke.
Obsahuje 2 vysokoenergetické hydrolyzovateľné fosfoanhydridové vázby,ktoré označujeme vlnovkou ~.Zlúčeniny ,ktoré takéto väzby obsahujú ,voláme makroergické.
Množstvo energie uvoľnenej pri hydrolýze je väčšie ako pri hydrolýze iných typov zlúčenín.

Proteosyntéza

Prenos gen.info
-deje sa na molekulovej úrovni, prebieha len jedným smerom/z jadra do cytoplazmy/
Pre uchovanie a prenos gen.info v bunke určenej primárnou štruktúrou DNA platí tzv. centrálna dogma molekulárnej biológie/F.Crick r,1958/

Centrálna dogma definuj 3 hl. procesy: replikácia:/zdvojenie DNA za vzniku identických kópií/,transkripcia/prepis,gen.info z DNA sa prepisuje do mRNA/,translácia/preklad,gen.info je dekódovaná a preložená z poradia nukleotidov NK do poradia aminokyselín potrebných pre syntézu polypeptidového reťazca.

Replikácia DNA
Vytvárajú sa identické kópie DNA v bunke. Tento proces začína čiastočným rozvinutím dvojzávitnice DNA v dôsledku rozrušenia vodíkových väzieb medzi komplementárnymi bázami.
Deoxyribonukleotidy novovznikajúceho reťazca sa viažu ku každému pôvodnému reťazcu na princípe komplementarity dusíkatých báz A=T , G C.Viazanie týchto nových reťazcov a rast nového reťazca ,kt.je komplementárny s pôvodným ,katalyzuje DNA polymeráza./enzým/
Ukončenie replikácie—celé vlákno sa musí zreplikovať po celom úseku DNA pre daný znak, výsledkom replikácie DNA sú 2 rovnaké molekuly DNA,z kt.každá obsahuje 1 reťazec z pôvodnej molekuly a jeden je novosyntetizovaný

Transkripcia /syntéza mRNA/
Info sa prenáša z jadra bunky /z DNA/,kde je uložená ,do cytoplazmy.
Nukleotidy sa prepisujú podľa princípu komplementarity do mRNA.
Mechanizmus je veľmi podobný replikácii.
Enzým,kt.dej katalyzuje sa nazýva RNA polymeráza
Cukrová zložka potrebná k syntéze je ribóza,miesto T sa do mRNA zabudovává U.
Utvorená mRNA,kt.má tvar vlákna ,sa potom viaže na bunkové organely-ribozómy.Väzbou mRNA sa viaceré ribozómy navzájom spájajú ,čím sa utvorí polyribozóm.Spojenie medzi mRNA a jednotlivými ribozómami nie je pevné, preto sa ribozómy môžu pohybovať po vlákne mRNA od jeho jedného konca po druhý.

Translácia
Nukleotidy v molekule mRNA sa prekladajú poradia aminokyselín vytvárajúcej sa bielkoviny. Tento dej prebieha na ribozómoch/majú veľkú a malú podjednotku,kde môže prebiehať syntéza/
Translácia začína pripojením malej podjednotky ribozómu k mRNA
Správa obsiahnutá v mRNA je dekódovaná prostredníctvom transferových tRNA. Každá z kódovaných aminokyselín má jednu alebo viac pre ňu špecifických tRNA. Všetky tRNA obsahujúce vo svojej štruktúre dve dôležité miesta:
Translácia začína pripojením malej podjednotky ribozómu k mRNA
Správa obsiahnutá v mRNA je dekódovaná prostredníctvom transferových tRNA. Každá z kódovaných aminokyselín má jednu alebo viac pre ňu špecifických tRNA. Všetky tRNA obsahujúce vo svojej štruktúre dve dôležité miesta:
1,antikodón, ktorý je určený poradím troch nukleotidov komplementárnych ku kodónu na mRNA špecifikujúceho aminokyselinu,
2,miesto pre naviazanie zodpovedajúcej aminokyseliny.
Prvým štartujúcim (iniciačným) kodónom na mRNA je triplet/AUG/ kódujúci aminokyselinu metionin. K iniciačnému kodónu sa pripojí tRNA prenášajúca túto prvú aminokyselinu.
V ďalšom kroku sa pripojí veľká podjednotka ribozómu a prečíta sa ďalší triplet kódujúci druhú aminokyselinu. Pohybom ribozómov po vlákne mRNA sa postupne viažu ďalšie molekuly tRNA, ktoré prinášajú ďalšie aminokyseliny.
Aminokyseliny sa viažu navzájom peptidovými väzbami. Rastúci polypeptidový reťazec naviazaný na molekulu predchádzajúcej tRNA sa vždy viaže peptidovou väzbou s aminokyselinou prenášanou nasledujúcou tRNA. Predchádzajúca tRNA sa uvoľní a rastúci peptidový reťazec zostane naviazaný na nasledujúcej tRNA.
Proces translácie sa končí vtedy,keď sa na vlákne mRNA vyskytne stopkodón/UGA,UAA,UAG/,ku ktorému neexistuje komplementárny antikodón tRNA.

Syntéza bielkovín môže byť inhibovaná niektorými antibiotikami/tetracyklín,chloramfenikol/,ktoré sa využívajú v medicíne na zastavenie syntézy bielkovín v mikroorganizmoch, ktoré sú príčinou rôznych ochorení.