Sysop: 1 revizi

2014-05-11T10:19:06Z

1 revizi

← Starší verze

Verze z 11. 5. 2014, 10:19

Sysop: Nahrazení textu

2011-02-19T14:48:41Z

Nahrazení textu

Nová stránka

[[Soubor:DNA molekula života - česky.jpg|thumb|DNA je biologická, vláknitá [[makromolekula]], uložená u člověka v [[chromozóm]]ech v [[buněčné jádro|jádře]] většiny [[buňka|buněk]]]]
'''DNA''' (čili '''deoxyribonukleová kyselina''', zřídka i '''DNK''') je [[nukleová kyselina]], která je nositelkou [[genetická informace|genetické informace]] všech organismů s výjimkou některých [[nebuněčné organismy|nebuněčných]], u nichž hraje tuto úlohu [[RNA]] (např. [[RNA viry]]). DNA je tedy pro [[život]] nezbytnou látkou, která ve své struktuře kóduje a [[buňka|buňkám]] zadává jejich program a tím předurčuje [[ontogenetický vývoj|vývoj]] a vlastnosti celého [[organismus|organismu]].
DNA je [[biologická makromolekula]] — [[polymer]], [[dvoušroubovice]] tvořená dvěma řetězci tzv. [[nukleotid]]ů. Nukleotidy jsou vždy složeny z [[cukr]]u [[deoxyribóza|deoxyribózy]], [[fosfát]]ové skupiny a jedné ze čtyř [[nukleová báze|nukleových bází]]. Informační funkci mají právě báze, jimiž může být [[adenin]] (A), [[guanin]] (G), [[cytosin]] (C) nebo [[thymin]] (T). První dvě patří mezi [[purin]]y, zbylé mezi tzv. [[pyrimidin]]y. V dvoušroubovici DNA se nachází dvě navzájem spletené [[šroubovice]], které každá míří opačným směrem (jsou antiparalelní). Mezi protilehlými bázemi obou vláken se vytváří [[vodíkový můstek|vodíkové můstky]], a to vždy mezi guaninem a cytosinem, nebo mezi adeninem a thyminem.
DNA je hlavní složkou tzv. [[chromatin]]u, směsi nukleových kyselin a proteinů. U [[eukaryota|eukaryotických]] organizmů (jako např. [[rostliny]] a [[živočichové]]) je DNA uložena zejména uvnitř [[buněčné jádro|buněčného jádra]], zatímco u [[prokaryota|prokaryot]] (např. [[bakterie]]) se DNA nachází volně v [[cytoplazma|cytoplazmě]].
== Historie výzkumu ==
{{podrobně|dějiny objevu a výzkumu DNA}}
[[File:Maclyn_McCarty_with_Francis_Crick_and_James_D_Watson_-_10.1371_journal.pbio.0030341.g001-O.jpg|thumb|upright=1.2|[[James D. Watson]] a [[Francis Crick]] (vpravo), podávající si ruce s [[Maclyn McCarty|Maclynem McCartym]] (vlevo).]]
Deoxyribonukleová kyselina byla popsána roku 1869, kdy švýcarský lékař [[Friedrich Miescher]] zkoumal složení [[hnis]]u z nemocničních [[bandáž]]í. Z jader bílých krvinek přítomných v tomto hnisu získal jisté množství nukleových kyselin, které souhrnně nazýval '''nuklein'''.<ref>{{cite journal |author=Dahm R |title=Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research |journal=Hum. Genet. |volume=122 |issue=6 |pages=565–81 |year=2008 |month=January |pmid=17901982 |doi=10.1007/s00439-007-0433-0}}</ref> Na počátku 19. století Phoebus Levene rozpoznal, že DNA se skládá z cukrů, fosfátů a bazí.<ref>{{cite journal |author=Levene P, |title=The structure of yeast nucleic acid | url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/40/2/415 | journal=J Biol Chem |volume=40 |issue=2 | pages=415–24 |date=1 December 1919}}</ref>
O funkci DNA toho dlouho nebylo moc známo. První důkaz o roli DNA v přenosu genetické informace přinesl v roce 1943 slavný [[Averyho-MacLeodův-McCartyho experiment]], který provedli [[Oswald Avery]] společně s [[Colin Munro MacLeod|Colinem MacLeodem]] a [[Maclyn McCarty|Maclynem McCartym]]. Sérií pokusů s [[transformace (genetika)|transformací]] [[pneumokok]]ů zjistili, že DNA je genetickým materiálem buněk.<ref>{{cite journal |author=Avery O, MacLeod C, McCarty M |title=Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Inductions of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III | url=http://www.jem.org/cgi/reprint/149/2/297 | journal=J Exp Med |volume=79 |issue=2 | pages=137–158 |year=1944 |doi=10.1084/jem.79.2.137 |pmid=19871359 |pmc=2135445}}</ref> Další důkaz přinesl v roce 1952 [[Hersheyho-Chaseové experiment]].
Patrně nejslavnějším milníkem ve výzkumu DNA bylo odhalení jeho trojrozměrné struktury. Správný [[dvoušroubovice|dvoušroubovicový]] model poprvé představili v roce 1953 v časopise [[Nature]] [[James D. Watson]] a [[Francis Crick]], pozdější laureáti Nobelovy ceny.<ref name=FWPUB>{{cite journal| author = Watson J.D. and Crick F.H.C. | pmid=13054692 | doi = 10.1038/171737a0 | url= http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf | title=A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid | journal=Nature | volume=171 | pages=737–738 | year=1953 | format=PDF| issue = 4356}}</ref> Vycházeli přitom z rentgenové difrakční analýzy, kterou o rok dříve provedli [[Rosalind Franklin]] a [[Raymond Gosling]] a publikovali ve stejném čísle Nature. Další článek v tomto vydání předložil i [[Maurice Wilkins]].<ref name=NatWilk>{{cite journal| title=Molecular Structure of Deoxypentose Nucleic Acids | author= Wilkins M.H.F., A.R. Stokes A.R. & Wilson, H.R. | journal=Nature | volume= 171 | pages= 738–740 | year=1953 | url=http://www.nature.com/nature/dna50/wilkins.pdf| pmid=13054693 | doi=10.1038/171738a0|format=PDF| issue=4356}}</ref> V roce 1987 předložil v té době již slavný Crick sérii pravidel, které se označují jako [[centrální dogma molekulární biologie]] a popisují vztahy mezi DNA, RNA a proteiny.<ref>Crick, F.H.C. [http://genome.wellcome.ac.uk/assets/wtx030893.pdf On degenerate templates and the adaptor hypothesis (PDF).] genome.wellcome.ac.uk (Lecture, 1955). Accessed 22 December 2006</ref> Genetický kód rozluštili na počátku 60. let [[Har Gobind Khorana]], [[Robert W. Holley]] a [[Marshall Warren Nirenberg]].<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1968/ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968] Nobelprize.org Accessed 22 December 06</ref>
== Stavba ==
[[Soubor:DNA-labels.png|thumb|right|Struktura DNA]]
Stavu DNA je možno zkoumat na několika úrovních. Pořadí nukleotidů v lineárním dvouvlákně je záležitostí tzv. primární struktury. Stáčení vlákna do dvoušroubovice se označuje jako sekundární struktura DNA. Konečně pod tzv. terciální strukturou se rozumí obvykle [[nadšroubovicové vinutí]], které usnadňuje kondenzaci DNA.
===Chemické vlastnosti===
Jednotlivé nukleotidy se skládají ze tří složek:
* [[fosfát]] (vazebný zbytek [[Kyselina fosforečná|kyseliny fosforečné]])
* [[deoxyribóza]] (pětiuhlíkový [[Sacharidy|cukr]] - [[pentóza]])
* [[nukleová báze]] (konkrétní [[dusík]]até [[Heterocyklické sloučeniny|heterocyklické]] sloučeniny). V DNA se v různých kombinacích vyskytují čtyři nukleové báze, dvě [[purin]]ové ([[adenin]] (A) a [[guanin]] (G)) a [[pyrimidin]]ové ([[thymin]] (T) a [[cytosin]] (C)).
[[Nukleotid]]y jsou uspořádány do řady za sebou, jejich spojení v řadě zajišťují [[fosfát]]ové zbytky, které spojují [[uhlík]] 3' jedné [[deoxyribóza|deoxyribózy]] s uhlíkem 5' druhé deoxyribózy. Směr vláken se označuje právě podle orientace deoxyribózy v něm, tedy: směr 3´→5´ a opačný směr 5´→3´.
Na uhlík 1' deoxyribózy se váží [[Nukleové báze|dusíkaté báze]] (''[[adenin|A]],[[Guanin|G]],[[cytosin|C]],[[Thymin|T]]''). Ty se spojují navzájem s odpovídající bází z protějšího řetězce, podle jednoduchého klíče:
* '''A ↔ T''' + '''T ↔ A''' ''(vzájemně jsou spojeny dvěma vodíkovými vazbami)''
* '''C ↔ G''' + '''G ↔ C''' ''(vzájemně jsou spojeny třemi vodíkovými vazbami)''
[[Soubor:ADN animation.gif|thumb|left|220px|Prohlédněte si animaci otáčejícího se prostorového modelu DNA]]
Jde o tzv. [[komplementarita|komplementaritu bází]], z ní vychází vzájemná komplementarita obou vláken DNA. Vždy je na určité pozici v molekule jeden nukleotid z dvojice a v protějším vlákně druhý z nich.
Takto se uchovává v každém z vláken tatáž informace, pouze s tím rozdílem, že jde o vzájemný „negativ“. Vzájemné spojení [[nukleotid]]ů není uskutečněno regulérní [[chemická vazba|chemickou vazbou]], ale „jen“ [[vodíkový můstek|vodíkovými můstky]].
DNA se v organismu uchovává ve formě pravotočivé [[dvoušroubovice]], ve které se nacházejí dva antiparalelní řetězce 5'-3' a 3'-5', (vlákna jdou tedy proti sobě, na jednom konci molekuly se setkává zároveň 3´konec jednoho řetězce a 5´konec druhého a na druhém konci molekuly naopak). Při sobě je drží [[vodíkový můstek|vodíkové můstky]] mezi komplementárními dusíkatými bázemi. Tato struktura se narušuje, jen pokud je nutné DNA [[replikace DNA|zreplikovat]] či [[Transkripce (DNA)|použít genetickou informaci]] v ní ukrytou.
Genetická informace se v DNA kóduje pomocí [[genetický kód|genetického kódu]], který přiřazuje k jednotlivým [[triplet]]ům (trojicím nukleotidů) [[aminokyseliny]]. Genetický kód je shodný prakticky u všech organismů (drobné odchylky byly nalezeny u [[mitochondrie|mitochondrií]]).
<br style="clear:both;"/>
=== Primární struktura ===
Primární struktura je dána pořadím nukleotidů, jejich sekvencí. Tato struktura sama přímo určuje [[genetická informace|genetickou informaci]]. Dá se znázornit lineárně jako řada nukleotidů nebo abstrahovat do řady písmen, které těmto dusíkatým bázím odpovídají. Podle konvence se pořadí nukleotidů zapisuje směrem 5' → 3'. (např. <tt>ctcgactctt agcttgtcgg ggacggtaac</tt> je prvních 30 z 1621 nukleotidů lidského alfa [[tubulin]]u)
=== Sekundární struktura ===
Forma stočení dvoušroubovice. Vlákna DNA se přirozeně stáčí do [[dvoušroubovice]], avšak forma stočení není vždy, za všech podmínek stejná. ''[[In vitro]]'' je většina DNA v B formě, ''[[in vivo]]'' však za určitých podmínek přirozeně přechází v jinou.

* ds forma '''A''' – Pravotočivá; 10 [[pár bazí|párů]] bází na otáčku; průměr vlákna je 2,3 nm
* ds forma '''B''' – Pravotočivá; 11 párů bazí na otáčku; průměr vlákna je 1,9 nm
* ds forma '''Z''' – Levotočivá; 12 párů bazí na otáčku; průměr vlákna je 1,8 nm
Forma stočení má vliv na funkci - reaktivitu molekuly.
=== Vyšší úrovně struktury ===
Velmi dlouhá molekula DNA není jen neuspořádaným klubkem náhodně zamotaného vlákna. Celá molekula se velmi pečlivě několikanásobně navíjí a skládá do tzv. [[nadšroubovicové vinutí DNA|nadšroubovicového vinutí]] (tzv. supercoiling).
* pozitivní - strukturu DNA utěsňuje
* negativní - strukturu uvolňuje, může vést až k porušení párování bází.
: [[Soubor:Chromatin Structures.png|thumb|left|upright=2.3|Struktura chromatinu]]
== Funkce ==
DNA uchovává ve své struktuře genetickou výbavu celého jedince), nicméně jen určitá část této informace, je v konkrétní buňce realizována (díky procesu [[buněčná diferenciace|buněčné diferenciace]]). Pro každou konkrétní buňku je však DNA určitou „kuchařkou“, podle níž specificky realizuje svůj program.

Většina [[gen]]ů potřebných pro život se v [[eukaryota|eukaryotických]] [[buňka|buňkách]] nachází v [[Buněčné jádro|jádře]] na [[chromozóm]]ech, částečně pak v [[mitochondrie|mitochondriích]] a u [[Rostliny|rostlin]] v [[plastid|chloroplastech]] (podrobněji viz [[mimojaderná dědičnost]]).
U [[prokaryota|prokaryotických]] organizmů se [[genetická informace]] nachází na tzv. [[prokaryotní chromozóm|prokaryotním chromozómu]] a v [[plazmid]]ech.
Přepis [[sekvence DNA]] do sekvence [[RNA]] se nazývá [[transkripce (DNA)|transkripce]]. Část molekul RNA ([[mRNA]]) pak po přesunu z jádra do [[cytoplazma|cytoplazmy]] slouží jako šablona pro [[translace|translaci]], ta probíhá na [[ribozom]]ech. Tímto způsobem na základě [[genetický kód|genetického kódu]] vznikají nové [[bílkovina|bílkoviny]].
== Procesy na úrovni DNA ==
=== Replikace ===
[[File:DNA replication numbered.png|thumb|200px|Replikace DNA; zde u [[eukaryota|eukaryot]], ale situace je podobná i u [[prokaryota|prokaryot]]]]
{{podrobně|replikace DNA}}
DNA musí být schopná zdvojení sebe sama, aby se v buňkách mohla přenášet do dalších generací. Toto zdvojování se nazývá [[semikonzervativní]] [[replikace]]. Jde o [[enzym]]aticky řízený proces přesného kopírovaní [[sekvence DNA]] na základě výše zmíněné komplementarity [[Nukleové báze|nuklových bazí]]. Z jedné původní molekuly DNA vytvoří dvě molekuly dceřiné, každá s jedním vláknem původním a s jedním vláknem nově dosyntetizovaným - proto semikonzervativní replikace.
Při syntéze DNA se obě vlákna původní [[molekula|molekuly]] začnou od sebe vzdalovat a rozplétat působením enzymu [[helikáza|helikázy]] podobně, jako když se rozepíná zip. Do rozevřené DNA se na obě vlákna připojí enzym [[RNA polymeráza]] a vytvoří na každém vlákně krátký úsek [[RNA]] (tzv. [[primer]]). Na něj se pak napojuje nově vytvořená DNA. Volné nukleotidy se podle principu komplementarity (enzym [[DNA polymeráza]]) začnou přikládat k původnímu (matricovému) vláknu DNA (3’→5’), oproti druhému vláknu (5’→3’) syntetizuje DNA polymeráza jen krátké fragmenty (tzv. [[Okazakiho fragment]]y), (DNA polymeráza totiž umí syntetizovat pouze ve směru 5’→3’. Jelikož se však DNA rozplétá postupně jen z jedné strany a k replikaci dochází na obou vláknem zároveň, nezbývá jí, než na 5’→3’ řetězci syntetizovat po krátkých úsecích proti směru rozepínání zipu, říkáme, že replikace probíhá semidiskontinuálně (na jednom vlákně kontinuálně a na druhém diskontinuálně)). Poté je odštěpen primer a Okazakiho fragmenty následně pospojuje [[enzym]] [[DNA ligáza]].
===Oprava===
{{podrobně|oprava DNA}}
Při replikaci může dojít k množství chyb ve výsledném genetickém materiálu. Proto mají buňky řadu metod [[Oprava DNA|opravy DNA]], jak toto poškození napravit. Takové poškození, které může být způsobenou např. jednou nebo několika [[mutace]]mi nebo modifikací [[nukleová báze|bází]], by jinak mohlo mít za následek poškození [[genetická informace|genetické informace]] buňky.<ref name=dictionary>{{citace monografie| titul = A Dictionary of Genetics, Seventh Edition | autor = ROBERT C. KING; WILLIAM D. STANSFIELD; PAMELA K. MULLIGAN | vydavatel = Oxford University Press| rok=2006}}</ref> Poruchy opravy DNA mohou mít někdy za následek např. [[rakovina|rakovinné bujení]].
===Transkripce===
{{podrobně|transkripce (DNA)}}
Transkripce („přepis“) je proces, při němž je podle [[genetická informace|genetické informace]] zapsané v řetězci DNA vyráběn řetězec [[RNA]]. RNA obvykle představuje prostředníka mezi genetickým materiálem a bílkovinami, jež se podle něho vyrábí. Existují však i některé [[nekódující RNA]], které vznikají z DNA, ale nikdy z nich protein nevzniká. Transkripce je důležitá součást tzv. [[centrální dogma molekulární biologie|centrálního dogmatu molekulární biologie]]. Probíhá u všech známých organizmů včetně [[virus|virů]]. U [[bakterie|bakterií]] se odehrává volně v cytoplazmě, u některých vyšších organizmů (tzv. [[eukaryota]]) probíhá v [[buněčné jádro|buněčném jádře]]. V centru transkripce stojí enzym [[RNA polymeráza]].
== Význam DNA v praxi ==
== Metody výzkumu a práce s DNA ==
* [[Izolace DNA]]
* [[Sekvenace DNA|Sekvenování DNA]]
* [[Elektroforéza]]
* [[Genetická manipulace]]
* [[Polymerázová řetězová reakce|PCR]]
* [[Kvantitativní polymerázová řetězová reakce|Real time PCR]]
* [[Fluorescenční in situ hybridizace]]
* [[RAPD]]
* [[RFLP]]
* [[STRP]]

== Literatura ==
==Reference==
<references />

{{Commonscat|DNA}}{{Nukleové kyseliny}}{{Článek z Wikipedie}}
[[Kategorie:Genetika]]
[[Kategorie:Nukleové kyseliny]]
[[Kategorie:DNA| ]]

DNA - Historie editací

Sysop: 1 revizi

Sysop: Nahrazení textu