Ako pochopiť štruktúru DNA: 10 krokov (s obrázkami)

Deoxyribonukleová kyselina (DNA) je genetický plán bunky. Kóduje všetky informácie, ktoré bunke umožňujú rozmnožovanie, tvorbu bielkovín a správne fungovanie. Hoci sa môže zdať, že sme vždy vedeli, že DNA tvorí dvojitú špirálu, ešte pred niekoľkými desaťročiami táto štruktúra nebola známa. DNA má veľmi zložitú štruktúru, ktorej rozlúštenie trvalo mnoho rokov. Dnes presne vieme, ako DNA vyzerá a ako funguje.[1]
Dôveryhodný zdroj
PubMed Central
Archív časopisov z U.S. Národné ústavy zdravia
Prejsť na zdroj

Časť 1 z 3:Poznanie základných zložiek


Nakreslite deoxyribózový cukor. Deoxyribózový cukor tvorí súčasť cukrovo-fosfátovej kostry DNA. Ďalšou dôležitou skupinou je fosfátová skupina, o ktorej sa bude hovoriť v ďalšom kroku. Deoxyribóza tvorí kruhovú štruktúru s 5 uhlíkmi a kyslíkom. Ďalšie vodíkové a hydroxidové skupiny dopĺňajú cukor.[2]

  • Deoxyribóza sa nazýva pentózový cukor, pretože štruktúra kruhu má tvar päťuholníka.
  • Uhlíky cukru sú očíslované od 1′ (jeden prvočíselný) po 5′ (päť prvočíselných), pričom sa začína prvým uhlíkom na pravej strane kruhu a postupuje sa v smere hodinových ručičiek.
  • Deoxyriboza je podobná skupine cukru ribóza, ale má o jeden kyslík menej, preto je v názve „deoxy“.


Pripojenie fosfátovej skupiny. Fosfátové skupiny majú 1 vodík, 1 fosfát a 4 oxygény. Fosfátová skupina sa pripája na 5′ uhlík deoxyribozy a tvorí jeden blok „cukru-fosfátu“, ktorý tvorí chrbticu. Táto chrbtica DNA sa opakuje, pričom každá fosfátová skupina sa pripája na 5′ koniec deoxyribózy a vytvára fosfodiesterové väzby s 3′ koncom nasledujúcej molekuly deoxyribózy.[3]

  • Tak, ako čítame spravidla zľava doprava, DNA sa vždy číta od 5′ po 3′. Koncová fosfátová skupina je na 5′ konci a koncová hydroxylová skupina je na 3′ konci.


Definujte dusíkaté bázy. V DNA sú zakódované 4 dusíkaté bázy, ktoré kódujú všetky genetické informácie: adenín (A), cytozín (C), guanín (G) a tymín (T). Dusíkaté bázy sú kruhové štruktúry vytvorené z uhlíkov, vodíkov, dusíkov a kyslíkov. Adenín a guanín sú veľké so štruktúrou dvojitého kruhu, zatiaľ čo cytozín a tymín sú menšie a pozostávajú z jedného kruhu.[4]

  • Cytozín a tymín sú známe ako pyrimidíny a majú hexagonálnu kruhovú štruktúru.
  • Adenín a guanín sú známe ako puríny a majú 1 šesťuholníkový kruh pripojený k 1 päťuholníkovému kruhu.
  • Bázy s 1 krúžkom sa môžu spárovať len s bázami s 2 krúžkami; preto sa A vždy spája s T a G sa vždy spája s C.


Pripojí dusíkatú bázu a vytvorí nukleotid. Dusíkatá báza sa vždy pripojí k 1′ uhlíku molekuly deoxyribózy. Kompletná molekula cukru, fosfátu a dusíkatej bázy sa nazýva nukleotid. Mnoho nukleotidov sa spája do jedného vlákna DNA.[5]

  • Pamätajte si, že DNA tvoria 2 komplementárne vlákna. Vlákna prebiehajú v opačných smeroch a sú antiparalelné. Napríklad 1 vlákno ide od 3′ po 5′, zatiaľ čo druhé ide od 5′ po 3′. Počas replikácie DNA však DNA polymeráza číta z 5′ na 3′.

2. časť z 3:Stavba vlákna DNA


Pochopte párovanie báz. Každý nukleotid DNA obsahuje jednu dusíkatú bázu: buď purín (2 kruhy), alebo pyrimidín (1 kruh). Purín sa musí vždy spárovať s pyrimidínom, aby sa vytvorila správna štruktúra DNA. Adenín sa vždy spája s tymínom, zatiaľ čo cytozín sa vždy spája s guanínom. Toto sa označuje ako komplementárne párovanie báz.[6]
Dôveryhodný zdroj
PubMed Central
Archív časopisu z U.S. Národné ústavy zdravia
Prejsť na zdroj

  • Každý pár báz drží pohromade vodíkovými väzbami. Medzi G a C sú 3 vodíkové väzby a medzi A a T sú 2 vodíkové väzby. Tieto slabé vodíkové väzby umožňujú ľahké rozdeľovanie vlákien, keď sa majú kopírovať počas bunkovej replikácie.


Spojte všetko dohromady a vytvorte vlákno DNA. DNA sa vinie ako špirálové schodisko do dvojitej špirály. Cukrovo-fosfátová kostra je vždy vonkajšou stranou alebo „zábradlím“ schodiska. Dusíkaté bázy sú na vnútornej strane štruktúry a možno ich považovať za skutočné „schody“.“

  • Na 3′ konci je vždy cukrová skupina, zatiaľ čo na 5′ konci je vždy fosfát.[7]
    Dôveryhodný zdroj
    PubMed Central
    Archív časopisov z U.S. Národné ústavy zdravia
    Prejsť na zdroj
  • Zjednodušenú verziu vlákna DNA môžete nakresliť tak, že nakreslíte 2 chrbticové vlákna, ktoré sa navzájom obtáčajú, a potom nakreslíte čiary, ktoré predstavujú dusíkaté bázy medzi chrbticovými čiarami.
  • Vzhľadom na povahu dvojitej špirály DNA a komplementárne párovanie báz sa v nej nachádza širšia medzera (hlavná drážka) a užšia medzera (vedľajšia drážka). Tieto drážky sú miesta, kde sa môžu viazať proteíny a regulovať gény.[8]


Precvičte si párovanie báz na niekoľkých príkladoch. Každé jedno vlákno DNA má komplementárne vlákno, ktoré sa s ním páruje. Precvičovanie písania komplementárnych vlákien vám pomôže lepšie pochopiť DNA. Zapamätajte si, že každé vlákno DNA sa číta od 5′ po 3′ a jeho komplementárne vlákno sa zapíše v opačnom smere.

  • Napíšte komplementárne vlákno k: 5′-CTGAGGGACCTTTCAGGTA-3′.
  • Komplementárne vlákno je 3′- GACTCCCTGGAAAGTCCAT-5′.

Časť 3 z 3:Zapamätanie si dôležitých funkcií


Vyrobte si kartičky. Kartičky sú jedným z najlepších spôsobov, ako si veci zapamätať a upevniť si tieto vedomosti. Vyrobte si kartičky pre všetky páry báz, aby ste si zapamätali, ktoré bázy sa spájajú a či ide o puríny alebo pyrimidíny.

  • Môžete si tiež vytvoriť kartičky s obrázkami štruktúr, aby ste ich ľahko rozpoznali, keď ich uvidíte v teste.


Precvičte si kreslenie štruktúry. Ďalším dobrým spôsobom, ako sa naučiť a pochopiť štruktúru DNA, je nakresliť ju viackrát.[9]
Dôveryhodný zdroj
PubMed Central
Archív časopisov z U.S. Národné ústavy zdravia
Prejsť na zdroj
Opakovanie je dôležité pre učenie a zapamätanie. Ak budete kreslenie štruktúry trénovať niekoľkokrát týždenne, čoskoro sa stane veľmi jednoduchým.

  • Pri kreslení si označte všetky dôležité prvky, aby ste si ich uchovali aj v pamäti.

  • Na zapamätanie bázových párov použite mnemotechniku. Mnemotechniky sú pamäťové triky, ktoré vám pomôžu zapamätať si zložité veci jednoduchým spôsobom. Existuje niekoľko mnemotechnických pomôcok, ktoré môžete použiť na zapamätanie si, ktoré bázy sa navzájom spájajú. Vyberte si ten, ktorý vám najviac vyhovuje, alebo si vytvorte vlastný.[10]

    • „Kruhové“ písmená C a G sa navzájom spájajú, zatiaľ čo „paličkové“ písmená A a T sa spájajú.
    • Spomeňte si na vetu: „Rád sa pozerám NA Georgea Clooneyho.“
    • Zapamätať si, ktoré bázy sú pyrimidíny oproti purínom: „(T a C sú pyrimidíny) a „Všetko zlato je čisté“ (AG je chemický symbol pre zlato, A a G sú puríny). Alebo použite slovné spojenie „CuT the py“ (koláč), aby ste si zapamätali, ktoré z nich sú pyrimidíny.
  • Referencie