Struktura DNA

Molekula DNA (kyselina deoxyribonukleová) je tvořena dvěma polynukleotidovými řetězci. Řetězce jsou vůči sobě antiparalelní – jeden řetězec má směr fosfodiesterových vazeb 5' » 3' a druhý 3' » 5' – hovoříme o 3' případně 5' konci. Na 3' konci je navázána -OH skupina, zatímco na 5' fosfátová skupina.

Obecná charakteristika[upravit | editovat zdroj]

Prostorová struktura DNA

Struktura je tvořena třemi složkami – cukr, fosfát, báze. Cukernou složku tvoří pěti uhlíkový cukr 2-deoxy-D-ribosa (oproti normální ribóze u DNA v poloze 2' chybí kyslík). Jakožto dusíkaté báze jsou v DNA zastoupeny deriváty purinu (Adenin, Guanin) a deriváty pyrimidinu (Cytosin, Thymin). Mezi N-bázemi protějších vláken dochází k vazebným interakcím.

Zákon komplementarity[upravit | editovat zdroj]

Váží se spolu vždy jen 2 specifické N-báze (vždy 1 báze pyrimidinová a 1 purinová), a to sice:

A – T (spojeny 2 vodíkovými můstky);
C – G (spojeny 3 vodíkovými můstky).

Mezi sousedními bázemi navíc působí van der Waalsovy síly (stabilizace).

Platí tedy rovnice:

{\frac {\text{A + C}}{\text{T + G}}}=1

Obě polynukleotidová vlákna (primární struktura DNA) vytvářejí nejčastěji pravotočivou šroubovici označovanou jako double helix (sekundární struktura DNA) → nejčastěji se vyskytující formou je B-forma DNA = pravotočivá. DNA molekuly se mohou vyskytovat ještě v pravotočivé formě A a v levotočivé formě Z. Přechod mezi jednotlivými formami je možný na základě změny fyzikálně chemických podmínek.

Typy DNA[upravit | editovat zdroj]

Rozdíl mezi strukturou DNA a RNA

1. Jaderná (chromosomální)[upravit | editovat zdroj]

Jádro buňky → chromosom → rozvlákněná DNA

Z funkčního hlediska se jedná o:

DNA, která kóduje pořadí aminokyselin v polypeptidu nebo některé RNA.
DNA, která má funkci kontrolní a řídící.
Zvláštní typy DNA mají specifické funkce v chromosomech, např. v oblasti centromery a telomer.
DNA, o jejíž funkci zatím nic nevíme.

U eukaryot přibližně 60 % DNA tvoří jedinečné (nebo málo se opakující) sekvence – patří sem například geny kódující polypeptidy nebo jim podobné nefunkční pseudogeny. Dalšími zastoupenými jsou repetitivní sekvence.

Dělíme je na:

sekvence středně repetitivní– počet kopií v genomu 10–10⁵ (patří sem např. geny pro rRNA a bílkoviny typu histonů);
sekvence vysoce repetitivní – řádově 10⁶ kopií / genom.

Repetitivní sekvence mohou být v genomu rozptýlené. Dlouhé repetitivní sekvence se označují jako LINE (Long Interspersed Nuclear Elements). Krátké repetitivní sekvence se označují jako SINE (Short Interspersed Nuclear Elements). Většina SINE je odvozována od tRNA genů → jejich vznik je vysvětlován repozicí (přepisem) z RNA reverzní transkriptasou. Pro primáty jsou specifické tzv. Alu-sekvence, kdy téměř každý 4kb úsek lidské DNA obsahuje tuto sekvenci – jejich původem je 7SL DNA.Jinou možností jsou tzv. tandemové repetitivní sekvence, kdy jednotlivá opakování jsou za sebou – např.:geny pro rRNA či tzv. satelitní DNA.

2. Mimochromosomální[upravit | editovat zdroj]

Mitochondriální DNA

U člověka se nachází v mitochondriích.Uspořádání genomu mitochondrií je odlišné od jaderného genomu eukaryotické buňky, ovšem je podobné uspořádání genomu u prokaryot. DNA má v mitochondriích cirkulární uspořádání. U člověka má velikost 16,6 kb. V lidském genomu kóduje celkem 37 genů – z toho 24 genů se podílí na proteosyntetickém aparátu mitochondrií – geny 16S a 23S pro rRNA, 22 genů pro tRNA. Zbývající se podílejí na enzymatické výbavě mitochondrií. Většina genů je kódována na H (těžkém) vlákně DNA.Informace je poměrně silně komprimována, neobsahuje introny! Mezi další rozdíly patří, že má 4 triplety s rozdílným významem oproti těm v jadernému genomu, existují také rozdíly v iniciaci a terminaci.