Nukleotidy DNA

Co jsou nukleotidy DNA?

Nukleotidy jsou základní stavební kameny nukleových kyselin, včetně DNA a RNA. Spojením milionů jednotlivých nukleotidů dohromady mohou vaše buňky vytvářet dlouhé polynukleotidové řetězce. DNA je dvouřetězcová, zatímco RNA se skládá z jednoho vlákna a je tvořena mnohem kratším řetězcem nukleotidů.

Kromě toho, že tvoří řetězce DNA a RNA, mohou nukleotidy hrát ještě jednu důležitou roli: roli molekuly pro ukládání energie. Nejběžnější typ nukleotidu pro ukládání energie se nazývá adenosintrifosfát neboli ATP.

V nukleotidech, jako je ATP, je energie uložena ve fosfoanhydridových vazbách mezi třemi fosfátovými skupinami. Tyto vazby vyžadují ke svému vzniku energii, takže buňky v těle mohou tyto vazby využívat jako baterii k ukládání další energie. Když chce buňka získat přístup k této uložené energii, odstraní fosfátovou skupinu přerušením fosfoanhydridových vazeb, aby uvolnila energii, a to procesem zvaným hydrolýza.

Jaká je struktura nukleotidů?

Nukleotidy se skládají ze tří podjednotek. První podjednotkou je báze, která obsahuje prvek dusík. Tyto dusíkaté báze se vyskytují ve dvou variantách: pyrimidinové deriváty, mezi které patří thymin a cytosin, a purinové deriváty, mezi které patří guanin a adenin. Vodíkové vazby mezi těmito bázemi umožňují, aby se obě vlákna DNA navzájem spojila a vytvořila dvojitou šroubovici. Existuje také pátý typ báze zvaný uracil, což je pyrimidinový derivát, který se vyskytuje pouze v RNA.

Druhou podjednotkou nukleotidu je molekula cukru obsahující kruh o pěti atomech uhlíku. U nukleotidů DNA se tento typ molekuly cukru nazývá deoxyribóza – což představuje písmeno „D“ ve slově DNA. Nukleotidy RNA obsahují jiný typ cukru, který se nazývá ribóza, a proto se tato molekula označuje jako ribonukleová kyselina.

Spojíte-li dusíkatou bázi s pětiuhlíkatým cukrem, získáte nukleosid (s „s“). Abyste vytvořili nukleotid (s „t“), potřebujete třetí podjednotku: fosfátovou skupinu. Fosfátová skupina se skládá z atomu fosforu vázaného na čtyři atomy kyslíku. Pokud nejsou nukleotidy připojeny k DNA, mohou obsahovat až tři fosfátové skupiny. Počet fosfátů přítomných v jednom nukleotidu DNA je však nižší: pokud je součástí vlákna DNA, obsahuje nukleotid pouze jednu fosfátovou skupinu.

Jak se párují nukleotidy v DNA?

Nukleotidy se párují velmi specifickým způsobem v závislosti na typu dusíkaté báze, kterou obsahují. Každý pár nukleotidů v DNA se skládá z jednoho pyrimidinu a jednoho purinu. Vzhledem k chemické struktuře jednotlivých bází se adenin (A) bude vždy vázat s thyminem (T) a guanin (G) s cytosinem (C). Totéž platí pro RNA s tím rozdílem, že A se vždy páruje s blízkým příbuzným thyminu, uracilem (U).

Vazba, která spojuje obě báze, je vodíková vazba. Páry bází A-T jsou k sobě vázány dvěma vodíkovými vazbami, zatímco páry bází G-C jsou k sobě vázány třemi vodíkovými vazbami. Tyto páry bází tvoří příčky stočeného žebříku (neboli dvojité šroubovice) DNA a přispívají ke složené struktuře RNA.

Jakou roli hrají nukleotidy DNA při sekvenování DNA?

Nukleotidy DNA obsahují čtyři dusíkaté báze: adenin (A), tymin (T), guanin (G) a cytosin (C). Při popisu sekvence DNA se tyto báze označují jako As, Ts, Gs a Cs. Specifické pořadí těchto čtyř písmen v genomu předává obrovské množství informací, podobně jako řada jedniček a nul může počítači říci, jak spustit složitý program.

Vědci mohou určit pořadí nukleotidů v molekule DNA pomocí procesu zvaného sekvenování DNA. Když si necháte sekvenovat DNA, můžete o sobě zjistit spoustu užitečných informací, například zda máte sklony k určitým nemocem nebo z jakých zeměpisných oblastí mohli pocházet vaši předkové.