úvod
V jadre každej bunky tvojho tela sú dlhé molekuly, ktoré obsahujú návod na celý organizmus: akú farbu budú mať oči, ako sa poskladá hemoglobín či kedy má bunka rásť. Je to DNA, deoxyribonukleová kyselina. Natiahnutá DNA jednej bunky by merala takmer dva metre, a predsa sa zmestí do jadra s priemerom stotín milimetra. V tejto lekcii zistíš, ako je postavená a ako sa podľa nej vyrábajú bielkoviny.
teória
Návod zo štyroch písmen
Nukleové kyseliny sú DNA a RNA. Sú to dlhé reťazce menších jednotiek, nukleotidov. Každý nukleotid obsahuje jednu zo štyroch báz. V DNA sú to:
- adenín (A),
- tymín (T),
- guanín (G),
- cytozín (C).
Poradie báz v DNA je ako text napísaný štyrmi písmenami. Úsek DNA, ktorý obsahuje návod na jednu bielkovinu, sa volá gén. Človek má asi 20 000 génov.
teória
Dvojzávitnica
DNA tvoria dve vlákna stočené okolo seba do dvojzávitnice. Pripomína točité schodisko: zábradlia tvorí cukor a fosfát, schody páry báz. Bázy sa párujú vždy rovnako: adenín s tymínom a guanín s cytozínom. Páry k sebe tvarom presne pasujú a držia ich vodíkové väzby. Hovoríme, že bázy sú komplementárne. Podľa jedného vlákna preto presne poznáš druhé.
Štruktúru DNA opísali v roku 1953 James Watson a Francis Crick. Pomohli im röntgenové snímky, ktoré urobila Rosalind Franklinová. Watson, Crick a Maurice Wilkins dostali za objav v roku 1962 Nobelovu cenu, Franklinová sa jej nedožila.
vyskúšaj si
Doplň druhé vlákno DNA
Ku každej báze horného vlákna doplň komplementárnu bázu. Ťukni na miesto a potom na bázu.
Pri dopĺňaní druhého vlákna si pamätaj dve dvojice: A s T a G s C. Ak je v hornom vlákne ATGC, v dolnom bude TACG. Rovnaké pravidlo využíva bunka, keď pred delením DNA kopíruje: vlákna sa rozdelia a ku každému sa dostaví nové podľa párov.
Nukleotid
Nukleotid sa skladá z troch častí:
- dusíkatej bázy: purínové bázy adenín a guanín majú dva kruhy, pyrimidínové bázy cytozín, tymín a uracil jeden kruh,
- cukru pentózy: v DNA deoxyribóza, v RNA ribóza (lekcia Sacharidy),
- zvyšku kyseliny fosforečnej, ktorý spája cukor jedného nukleotidu s cukrom ďalšieho.
| DNA | RNA | |
|---|---|---|
| cukor | deoxyribóza | ribóza |
| bázy | A, T, G, C | A, U, G, C |
| vlákna | dve, dvojzávitnica | väčšinou jedno |
| kde | jadro bunky, mitochondrie | jadro aj cytoplazma, ribozómy |
| úloha | uchováva dedičnú informáciu | prenáša ju a pomáha tvoriť bielkoviny |
Komplementarita a Chargaffovo pravidlo
Purínová báza sa vždy páruje s pyrimidínovou: A s T dvoma vodíkovými väzbami a G s C tromi. Ako vodíkové väzby fungujú, ukazuje lekcia Medzimolekulové sily. Z párovania vyplýva Chargaffovo pravidlo: v dvojvláknovej DNA je adenínu rovnako ako tymínu a guanínu rovnako ako cytozínu. Ak adenín tvorí 30 % báz, tymín tiež 30 % a na guanín a cytozín zostáva po 20 %.
Od DNA k bielkovine
- Replikácia je zdvojenie DNA pred delením bunky. Vlákna sa rozpletú a ku každému sa podľa párov dostaví nové vlákno. Každá z dvoch nových molekúl má jedno staré a jedno nové vlákno.
- Transkripcia (prepis) prebieha v jadre. Podľa jedného vlákna DNA, matricového, vznikne komplementárna mediátorová RNA (mRNA). Namiesto tymínu sa do nej zabuduje uracil: k adenínu v DNA patrí v mRNA U.
- Translácia (preklad) prebieha na ribozómoch, ktoré sú z ribozómovej RNA (rRNA) a bielkovín. Transferová RNA (tRNA) prináša aminokyseliny a ribozóm ich spája do reťazca v poradí, ktoré určuje mRNA.
Genetický kód je trojicový: tri za sebou idúce bázy mRNA, kodón, určujú jednu aminokyselinu. Zo štyroch báz sa dá zložiť 4³ = 64 kodónov, aminokyselín je však len 20, a tak má väčšina aminokyselín viac kodónov. Kodón AUG určuje metionín a zároveň začína preklad, kodóny UAA, UAG a UGA preklad ukončujú. Kód je takmer rovnaký u všetkých organizmov od baktérie po človeka.
rozšírenie DNA v kuchyni
DNA sa dá vidieť voľným okom. Stačia jahody, soľ, prostriedok na riad a lieh. Rozmačkaj v sáčku dve jahody s lyžicou vody, štipkou soli a kvapkou prostriedku na riad. Prostriedok rozruší membrány buniek, ktoré sú z lipidov, a soľ pomôže DNA uvoľniť z bielkovín. Kašu prefiltruj cez kávový filter do pohára a po stene opatrne prilej vychladený lieh. Na rozhraní sa vylúčia biele vláknité chumáčiky. To sú milióny molekúl DNA, ktoré sa v liehu nerozpúšťajú.
Jahody sa na pokus hodia, lebo majú v každej bunke osem sád chromozómov, a teda veľa DNA. Lieh je horľavý a nepije sa, s pokusom ti má pomôcť dospelý.
teória
Časté chyby
- „Gény sú bielkoviny.“ Gény sú úseky DNA. Obsahujú návod, podľa ktorého sa bielkoviny vyrábajú.
- „RNA obsahuje tymín.“ V RNA je namiesto tymínu uracil. Tymín je len v DNA.
- „Adenín sa páruje s guanínom.“ Adenín sa páruje s tymínom (v RNA s uracilom) a guanín s cytozínom.
- „Vlákna DNA drží kovalentná väzba.“ Kovalentné väzby sú v kostre každého vlákna. Dve vlákna navzájom držia slabšie vodíkové väzby medzi bázami, a preto sa dajú rozpliesť.
Bielkoviny vyrobené podľa DNA často pracujú ako enzýmy. Ako, ukazuje ďalšia lekcia Enzýmy.