Definice

podstatné jméno
plurál: nukleová kyselina
nukleový ak-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
Každá ze skupiny komplexních sloučenin tvořených lineárními řetězci monomerních nukleotidů, přičemž každá monomerní jednotka je složena z kyseliny fosforečné, cukru a dusíkaté báze a podílí se na uchovávání, replikaci, a expresi dědičné informace v každé živé buňce

Podrobnosti

Přehled

Biomolekula označuje jakoukoli molekulu, která je produkována živými organismy. Většina z nich jako takových jsou organické molekuly. Mezi čtyři hlavní skupiny biomolekul patří aminokyseliny a bílkoviny, sacharidy (zejména polysacharidy), lipidy a nukleové kyseliny. Nukleová kyselina označuje některou ze skupiny komplexních sloučenin tvořených lineárními řetězci monomerních nukleotidů. Každá nukleotidová složka se zase skládá z kyseliny fosforečné, cukru a dusíkaté báze. Nukleové kyseliny se podílejí na uchovávání, replikaci a expresi dědičné informace. Dva hlavní typy nukleových kyselin jsou deoxyribonukleová kyselina (DNA) a ribonukleová kyselina (RNA).

Historie a terminologie

Objev nukleových kyselin je připisován švýcarskému lékaři a biologovi Friedrichu Miescherovi 1844 -1895 v roce 1868. Podařilo se mu z jader bílých krvinek izolovat biologickou molekulu, která nebyla ani bílkovinou, ani sacharidem, ani lipidem. Sloučeninu pojmenoval nuklein podle toho, odkud ji získal.1 Kyselé vlastnosti této sloučeniny objevil německý chemik Albrecht Kossel 1853-1927. Ten je také známý tím, že jako první identifikoval nukleobáze: adenin, cytosin, guanin, tymin a uracil. Později byl nuklein nahrazen nukleovou kyselinou; tento termín zavedl v roce 1889 německý patolog Richard Altmann 1852 -1900.2 Miescherem objevený nuklein byl později identifikován zejména jako DNA. Dvojšroubovicový model DNA byl v roce 1953 připsán molekulárním biologům Jamesi Watsonovi (Američan) a Francisi Crickovi (Brit). Jejich dvoušroubovicový model DNA byl z velké části založen na rentgenovém difrakčním snímku (označovaném jako foto 51) Rosalindy Franklinové z let 1920-1958 a Raymonda Goslinga z roku1952.

Struktura

Nukleová kyselina je biopolymer složený z monomerních jednotek nukleotidů. Každý nukleotid, který tvoří nukleovou kyselinu, se skládá z kyseliny fosforečné, cukru (pětiuhlíkatého) a dusíkaté báze. Řetězce nukleotidů v nukleové kyselině jsou spojeny 3′, 5′ fosfodiesterovými vazbami. To znamená, že 5′-fosforová skupina jednoho nukleotidu je esterifikována s 3′-hydroxylem sousedního nukleotidu.

Typy

Dva hlavní typy nukleových kyselin jsou DNA a RNA. DNA je dvouvláknová nukleová kyselina obsahující genetickou informaci živé bytosti. Je nezbytná pro růst, dělení a funkci buněk organismu. RNA je jednovláknová nukleová kyselina s výjimkou některých virových RNA a siRNA, které jsou dvouvláknové.

	DNA	RNA
Struktura	DNA se skládá ze dvou vláken, která se stočí do šroubovice a vytvoří žebříkovitou strukturu. Každé vlákno se skládá ze střídajících se fosfátů (PO4) a pentózového cukru (2-deoxyribózy) a na cukr je připojena dusíkatá báze, kterou může být adenin, thymin, guanin nebo cytosin. V DNA se adenin páruje s thyminem a guanin s cytosinem. Ne všechny DNA jsou dvouřetězcové. Například skupina virů má jednořetězcový genom DNA.	RNA se skládá z dlouhého lineárního řetězce nukleotidů. Každá nukleotidová jednotka se skládá z cukru, fosfátové skupiny a dusíkaté báze. Od DNA se liší tím, že má jako cukr ribózu (v DNA deoxyribózu) a báze jsou adenin, guanin, cytosin a uracil. V RNA se adenin páruje s uracilem a guanin s cytosinem. RNA jsou jednovláknové s výjimkou některých virů, jejichž genom se skládá z dvouvláknové RNA.
Umístění	U eukaryot se většina DNA nachází v jádře a chromozomy v jádře. Malá část celkové DNA se nachází v mitochondriích, chloroplastech a cytoplazmě. U prokaryot a virů se DNA nachází v cytoplazmě.	U eukaryot se RNA nachází v jádře a v cytoplazmě. U prokaryot a virů se nachází v cytoplazmě.
Funkce	RNA je dlouhý polymer nukleotidů, který kóduje pořadí aminokyselin při syntéze bílkovin. DNA nese genetický „plán“, protože obsahuje instrukce nebo informace (nazývané geny) potřebné ke konstrukci buněčných složek, jako jsou bílkoviny a RNA.	U některých virů je genetickým materiálem RNA. U většiny organismů se RNA podílí na: syntéze bílkovin (např. mRNA, tRNA, rRNA atd.), posttranskripční modifikaci nebo replikaci DNA (např. snRNA, snoRNA atd.) a regulaci genů (např. miRNA, siRNA, tasiRNA atd.).

Běžné biologické reakce

Replikace DNA je proces, při kterém se původní (rodičovská) vlákna DNA ve dvojité šroubovici oddělují a každé z nich se kopíruje, aby vzniklo nové (dceřiné) vlákno. Říká se, že tento proces je semikonzervativní, protože jedno z každého rodičovského vlákna je zachováno a zůstává neporušené i po proběhlé replikaci. Na replikaci DNA se podílí několik enzymů, např. polymerázy DNA. Jedno z rodičovských vláken molekuly DNA se replikuje párováním bází tak, aby nově syntetizované vlákno bylo komplementární k původnímu nebo rodičovskému vláknu. To znamená, že purinová nukleobáze (tj. adenin a guanin) se páruje s pyrimidinovou nukleobází (tj. cytosinem a thyminem). Konkrétně adenin bude spárován s thyminem, zatímco guanin s cytosinem. Replikace DNA je nezbytná při dělení buněk. V raných fázích mitózy (profáze) a meiózy (profáze I) se DNA replikuje v rámci přípravy na pozdní fáze, kdy se buňka rozdělí a vzniknou dvě buňky obsahující identické kopie DNA. Po replikaci jsou kopie molekuly DNA kontrolovány korekturními mechanismy. Replikaci DNA lze provádět uměle pomocí laboratorní techniky zvané polymerázová řetězová reakce, která dokáže amplifikovat cílový fragment DNA z genomu.

Běžné biologické reakce

DNA nese genetickou informaci, která kóduje určitý protein. Při translaci bílkovin je tedy genetický kód pro bílkovinu nejprve zkopírován do RNA (konkrétně mRNA). Tento proces vytváření kopie DNA do mRNA pomocí enzymu RNA polymerázy se nazývá transkripce. Ačkoli RNA polymeráza prochází templátovým vláknem DNA od 3′ → 5′, jako referenční bod se obvykle používá kódující (netemplátové) vlákno. Proces tedy probíhá ve směru 5′ → 3′, podobně jako při replikaci DNA. Na rozdíl od replikace DNA však transkripce nepotřebuje k zahájení primer a využívá párování bází k vytvoření kopie RNA obsahující uracil místo thyminu.
U prokaryot probíhá transkripce v cytoplazmě, zatímco u eukaryot probíhá především v jádře, než je mRNA transportována do cytoplazmy k translaci nebo k syntéze proteinů.

Běžné biologické reakce

Rozkladem nukleových kyselin vznikají puriny, pyrimidiny, kyselina fosforečná a pentóza, buď D-ribóza, nebo D-deoxyribóza.

Biologický význam

Nukleové kyseliny obsahují genetickou informaci rozhodující pro všechny buněčné funkce a dědičnost. Mutace v genetickém kódu mohou vést k metabolickým poruchám a nemocem. Mnoho takových poruch je způsobeno domněle funkčním proteinem, který je zřejmě nedostatečně produkován nebo se stal nefunkčním v důsledku mutace v genu (genech), který jej kóduje. Mnoho metabolických poruch a nemocí je dědičných, protože geny se předávají z generace na generaci. Na druhou stranu jsou mutace z evolučního hlediska také nezbytné. Zvyšují variabilitu živých organismů, což jim umožňuje lépe se přizpůsobovat podobně se měnícímu prostředí.

Doplňkový

Odvozený(é) termín(y)

• deoxyribonukleová kyselina
• ribonukleová kyselina
• Minusový-vlákno nukleové kyseliny
• Opakující se sekvence nukleové kyseliny
• In situ hybridizace nukleové kyseliny

Další literatura

Viz také

• biomolekula
• nukleotid
• nukleosid
• nukleobáze
• gen
• chromozom
• nukleoprotein

.