Alai

Nukleové kyseliny jsou biosloučeniny, které jsou nezbytné pro živé organismy. Vyskytují se ve dvou formách – jako kyselina deoxyribonukleová (DNA) a ribonukleová (RNA) – a tyto polymerní řetězce se skládají ze stejných základních prvků a podobných monomerů nukleotidů, avšak se specifickými rozdíly týkajícími se formy a funkce.

Prvky nukleových kyselin

Každý monomer nukleotidu, a tedy i každý polymer nukleové kyseliny, se skládá ze skupiny pěti prvků. Tyto prvky se vážou za vzniku monosacharidů, fosfátových skupin a nukleobází, jinak známých jako dusíkaté báze. V RNA i DNA má fosfátová skupina stejnou podobu, ale liší se v ní dusíkaté báze a molekuly cukrů. Pět prvků nezbytných ke stavbě řetězce nukleové kyseliny je uhlík, vodík, kyslík, dusík a fosfor. Přidáním fosforu se nukleová kyselina liší od jiných kategorií biosloučenin, a to sacharidů, lipidů a bílkovin.

Monomery nukleových kyselin

Chemické vzorce monomerů nukleových kyselin udávají množství jednotlivých prvků. Monomery nukleotidů jsou pojmenovány podle typu dusíkaté báze, kterou obsahují. Pokud jsou tyto monomery volné, mohou mít navíc fosfátové skupiny a vyskytují se v difosfátové, trifosfátové nebo polyfosfátové formě. Při tvorbě polymeru RNA nebo DNA se další fosfátové skupiny uvolní a k monosacharidu zůstane připojena pouze jedna. Kombinace ribózy nebo deoxyribózy a fosfátové skupiny tvoří cukr-fosfátovou páteř. K molekule cukru je připojena dusíkatá báze. Přidáním fosfátové skupiny k nukleosidu vytvořenému cukrem a dusíkatou bází vzniká nukleotid. Nukleotidový monomer má tedy různé specificky pojmenované struktury – cukr-fosfátovou páteř, nukleosid a jednotlivé molekuly dusíkaté báze, pentosového cukru a fosfátové skupiny.

V nukleových kyselinách se pentosové cukry vyskytují ve dvou různých formách, ribose a deoxyribose. První z nich má další molekulu kyslíku, která v kombinaci s vodíkem tvoří hydroxylovou skupinu. Tato vlastnost u deoxyribózy chybí.

Dusíkaté báze se dělí podle velikosti. Dvouvazné formy, nazývané puriny, jsou větší a delší a obsahují pět atomů dusíku. Jednokroužkové formy, označované jako pyrimidiny, obsahují dva až tři atomy dusíku a jsou menší a kratší. To je důležité pro funkci dvouřetězcové DNA a proces překladu, protože jsou možné pouze určité dvojice dusíkatých bází (Watson-Crickovy dvojice). Ty udržují dvě vlákna od sebe stejně vzdálená. Mnemotechnickou pomůckou pro zapamatování, které nukleotidy patří do které skupiny, je věta „Čistý jako zlato“; je samozřejmé, že zbývající báze patří do pyrimidinové skupiny. To nám také říká, že adenin a guanin spolu nemohou vytvořit dvouřetězcovou vazbu. V RNA jsou možné i jiné kombinace bází, které se označují jako ne-Watson-Crickovy dvojice.

Ve Watson-Crickových dvojicích se větší báze, adenin a guanin nikdy navzájem nepárují. Podobně se navzájem nespojí puriny (cytosin, thymin a uracil). V DNA se adenin páruje pouze s thyminem a guanin s cytosinem. V RNA se adenin páruje s uracilem a guanin s cytosinem.

Následující obrázky ukazují chemickou strukturu každého typu monomeru, kde je jasně definován pětiúhelníkový tvar monosacharidu a k němu připojené fosfátové skupiny a konkrétní nukleobáze.

Adenosinmonofosfát (AMP): C10H14N5O7P

Tento chemický vzorec představuje součet purinové báze adeninu (C5H5N5), ribózy (C5H10O5) a kyseliny fosforečné (H3PO4), přičemž kondenzačními reakcemi v místech molekulové vazby se ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Jedná se o formu RNA.

Deoxyadenosinmonofosfát (dAMP): C10H14N5O6P

Tento chemický vzorec představuje součet purinové báze adeninu (C5H5N5), deoxyribózy(C5H10O4) a kyseliny fosforečné (H3PO4), přičemž kondenzačními reakcemi v místech molekulové vazby se ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Jedná se o formu DNA.

Guanosinmonofosfát (GMP): C10H14N5O8P

Součet purinové báze guaninu (C5H5N5O), ribózy (C5H10O5) a kyseliny fosforečné (H3PO4), kde se kondenzačními reakcemi v místech molekulové vazby ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Jedná se o formu RNA.

Deoxyguanosinmonofosfát (dGMP): C10H14N5O7P

Součet purinové báze guaninu (C5H5N5O), deoxyribózy (C5H10O4) a kyseliny fosforečné (H3PO4), kde se kondenzačními reakcemi v místech molekulových vazeb ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Jedná se o formu DNA.

Uridinmonofosfát (UMP): C9H13N2O9P

Součet pyrimidinové báze uracilu (C4H4N2O2), ribózy (C5H10O5) a kyseliny fosforečné (H3PO4), kde se kondenzačními reakcemi v místech molekulových vazeb ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Vyskytuje se pouze v RNA.

Cytidinmonofosfát (CMP): C9H14N3O8P

Součet pyrimidinové báze cytosinu (C4H5N3O), ribózy (C5H10O5) a kyseliny fosforečné (H3PO4), přičemž kondenzačními reakcemi v místech molekulových vazeb se ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Jedná se o formu RNA.

Deoxycytidinmonofosfát (dCMP): C9H14N3O8P

Součet pyrimidinové báze cytosinu (C4H5N3O), deoxyribózy (C5H10O4) a kyseliny fosforečné (H3PO4), přičemž kondenzačními reakcemi v místech molekulové vazby se ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Jedná se o formu DNA.

Tymidinmonofosfát (TMP): C10H15N2O8P

Součet pyrimidinové báze thyminu (C5H6N2O2), deoxyribózy (C5H10O4) a kyseliny fosforečné (H3PO4), kde se kondenzačními reakcemi v místech molekulových vazeb ztrácejí dvě molekuly vody (2H20). Vyskytuje se pouze v DNA.

.