Katabolismus nukleových kyselin

• nukleové kyseliny přijaté v potravě jsou hydrolyticky štěpeny
• meziprodukty jsou využívány různě v organismu
• v těle dochází pouze ke katabolismu RNA
  • zprostředkovávají to lysosomy
• k odbourávání DNA dochází pouze nepřímo degradací vlivem okolí
  • DNA je potom vřdy resyntetizována

Biosyntéza nukleových kyselin

Ústřední dogma molekulární biologie

• vyjadřuje přenos genetické informace od DNA k bílkovinám
• replikací DNA vzniká nová molekula DNA
• transkripcí DNA vzniká RNA
• translací RNA vzniká bílkovina

Replikace DNA

• je to proces, při kterém se z jedné molekuly DNA vznikají dvě molekuly
• iniciační místo
  • místo v molekule kde replikace začíná
  • v celé molekule je jich několik
    • replikace je tak mnohem rychlejší
• obě vlákna se replikují současně
• katalyzuje ji enzym DNA-nukleotidyltransferasa
• výsledkem jsou dvě nové molekuly, z nichž každá obsahuje jedno původní (matrice) a jedno staré vlákno
  • je to tak semikonzervativní proces

Mechanismus replikace DNA

Rozvíjení molekuly DNA

• zajišťují to rozvijející proteiny
• dojde porušení vodíkových můstků mezi komplementárními bázemi
• obě vlákna dvojšroubovice se od sebe vzdalují

Doplňování komplementárních bází

• dochází k navázání komplementárních nukleotidů na rozpojená vlákna
• pro syntézu jsou zapotřebí deoxyribonukleosidtrifosfáty
  • dATP, dGTP, dCTP, dTTP

Spojování nukleotidů

• vybráné báze se nasledně spolu spojí opět vodíkovými můstky
• z trifosfátů se odštěpí dva fosfáty
  • syntéza je energeticky náročná

Transkripce

• je to proces, vzniku RNA podle DNA
• probíhá podobným mechanismem jako replikace DNA
• kopíruje se pouze jedno vlákno a molekula DNA se obnoví
  • vlákno se nazývá kodogenní
• DNA se opět rozvine a nasazují se na něj komplementární nukleotidy
  • místo thyminu se nasazuje uracil
  • cukernou složkou je ribosa
• po ukončení syntézy se RNA uvolní a DNA se opět spojí
• u prokaryot vzniká rovnou vlákno RNA
• u eukaryot se RNA dál upravuje

Posttranskripční úpravy

Sestřih

• intron
  • přebytečná část RNA
• exon
  • zbylá část RNA použitá pro další kroky
• v eukaryotách se tvoří k jednotlivým typům transkripcí prekurzory
  • pre-mRNA
  • pre-tRNA
  • pre-rRNA
• introny jsou z prekurzorů odštěpovány účinky specifických enzymů
  • introny potom zůstávají uvnitř jádra a degradují
  • celková délka intronů je mnohem delší než délka exonů
    • vysvětluje to složitost genů prokaryot
• exony jsou potom spojeny v daném pořadí k sobě
  • vzniklé RNA se potom odpravuje pryč z jádra do cytoplazmy

Další úpravy

• provádí se na konkrétních nukleotidech
• významnou úpravou je methylace
  • vznikají třeba minoritní báze tRNA
    • zabrání případným reakcím původních bází

Regulace transkripce DNA

• krom strukturních genů, které řídí syntézu bílkovin, existují také geny, které ji reagulují
• promotor
  • je to úsek DNA těsně před strukturními geny
  • váže se na něj RNA-nukletidyltransferasa
• operátor
  • je to úsek DNA umístěný hned za promotorem
  • rozhoduje, jestli se transkripce uskuteční
• operon
  • je to jednotka DNA obsahující promotor, operátor a strukturní geny
• regulátor
  • je to úsek DNA, který se nenachází nutně před operonem
  • řidí syntézu represoru
• represor
  • je to látka, která interakcí s operátorem zamezí transkripci
    • dochází k represi
    • hovoříme o aktivním represoru
  • pokud se na represor váže induktor, změní jeho konformaci
    • represor se na operátor nemůže navázat
    • dochází k indukci a transkripce může začít
    • hovoříme o modifikovaném represoru
• induktor
  • je to látka, která je schopná se navázat na represor a změnit jeho konformaci