Biologie buňkyBiologie buňky

chemické složení

chemické složení buňkychemické složení buňky

• makrobiogenní prvky– C, H, O, N, P, S

• anorganické sloučeniny– voda

• 60 – 90 % buňky• reakční prostředí• polární → vodíkové můstky, hydrofilní a hydrofóbní m.• rozpouštědlo, transport látek

– CO2, soli (vnitřní kostra)

organické molekulyorganické molekuly

• uhlík – řetězce a cykly

• cukry, tuky, bílkoviny, NK

• sacharidy– (CH2O)n

– mono- → di- → oligo- → polysacharid– rychlý zdroj energie (glukóza)– zásobní funkce (škrob, glykogen)– stavební funkce (chitin, celulóza)

sacharidysacharidy

• monosacharidy– glukóza, fruktóza, galaktóza– ribóza, deoxyribóza

• disacharidy– sacharóza (řepný / třtinový cukr) – glukóza + fruktóza– maltóza (sladový cukr) – glukóza + glukóza– laktóza (mléko) – glukóza + galaktóza

• polysacharidy– škrob, glykogen, celulóza, chitin

• glykoproteiny = bílkovina + cukr– v buněčných membránách – antigeny

lipidylipidy

• estery vyšších mastných kyselin a glycerolů

• hydrofóbní řetězec + karboxylová skupina

• nasycené a nenasycené MK

• zásobní funkce (triacylglycerol)

• pomalý zdroj energie

• mechanická ochrana, termoizolace

• stavba membrán – fosfolipidy

• jednoduché: tuky a oleje, vosky

• složené: fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteiny

fosfolipidyfosfolipidy

• 2 řetězce MK + glycerol + fosfát + cholin

→ hydrofóbní a hydrofilní konec

→ membrány (dvojvrstva)

proteinyproteiny

• stavební látky, katalizátory (enzymy), transport (hemoglobin), obranné látky (imunoglobuliny, fibrinogen), řízení organismu (hormony), zdroj energie (!), …

• řetězec aminokyselin (peptidová vazba)– karboxylová a aminoskupina– 21 typů (L orientace)– nabité a nenabité– polární (hydrofilní) a nepolární (hydrofobní)– esenciální: isoleucin, leucin, lysin, methionin,

fenylalanin, threonin, tryptofan, valin peptidová vazba

proteinyproteinyzáporně nabité

kladně nabité

nenabité polární

nepolární

proteinyproteiny

• stavba– primární = posloupnost AK

→ nekovalentní vazby

(iontové, vodíkové m., van der Waalsovy síly)

→ skládání → kompaktní konformace– sekundární

• β-list (paralelní, antiparalelní)• α-šroubovice (3,6 AK = závit, pravotočivá)

– terciérní = domény– kvartérní = podjednotky → globulární, vláknité

CN

proteinyproteiny• jednoduché bílkoviny:

– aktin, myozin (ve svalech) – elastin (pružnost pojiv) – kolagen (v kostech, kůži, šlachách) – keratin (vlasy, nehty, peří, srst) – fibrin, fibrinogen (srážení krve) – albumin, globulin (v mléce a vejcích) – histony – v jádrech

• složené bílkoviny: – lipoproteiny – glykoproteiny – chromoproteiny – hemoglobin, myoglobin (ve svalech),

hemocyanin

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• uchování a přenos genetické informace

• dva typy: DNA, RNA– DNA v jádře a v plastidech a mitochondriích– teorie endosymbiózy

• RNA v jádře i

v cytoplazmě

(přesouvá se)

+ ribozomy

• složení:– cukr + fosfát + dusíkaté báze

= nukleotid

– nukleosid

= cukr + báze

nukleové kyselinynukleové kyseliny

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• fosfát = kyselá část– esterovou vazbou na

5´ uhlík cukru

• cukr = sacharidová část– pentóza– 2-deoxy-D-ribóza– D-ribóza

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• dusíkatá báze = bazická část– deriváty purinu nebo pyrimidinu– N-glykosidová vazba na 1´uhlík cukru

adenin (A) guanin (G)

cytosin (C)uracil (U) thymin (T)

purinové:

pyrimidinové:

v DNA: A, G, C, T

v RNA: A, G, C, U

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• stavba– primární stavba = pořadí nukleotidů v řetězci

→ polynukleotidový řetězec• fosfodiesterová vazba:

fosfát na 5´ uhlíku a –OH skupina

na 3´ uhlíku předchozího nukleotidu

→ dva konce řetězce: 5´ a 3´

– sekundární stavba = uspořádání

řetězce v prostoru → šroubovice

5‘

3‘

5’konec

3’konec

nukleové kyselinynukleové kyseliny• sekundární stavba

– DNA: dvoušroubovice

spojená vodíkovými

můstky

→ párování bazí

RNA DNA

ADENIN THYMIN

2 můstky

CYTOSIN GUANIN

3 můstky

= komplementarita bází→ řetězce jsoukomplementární a antiparalelní

5‘

3‘5‘

3‘

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• sekundární stavba – DNA– různé konformace

• pravotočivá– B–DNA, A–DNA

• levotočivá– Z–DNA

– velký a malý žlábek• vazba dalších molekul

velký žlábek

malý žlábek

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• sekundární stavba– RNA: jednořetězcová,

různě smotaná

→ typy RNA (podle fce)

ADENIN URACIL

2 můstky

CYTOSIN GUANIN

3 můstky

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• typy RNA– mRNA (mediátorová)

• přenos gen. info z DNA

do proteinů• vznik v jádře• jadernými póry do cytoplazmy

– tRNA (transferová)• váže aminokyseliny• v cytoplazmě• páruje se s mRNA → řetězec aminokyselin = bílkovina

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• typy RNA– tRNA

• trojlístek (sek. struktura)

– rRNA (ribozomální)• součástí ribozomů

– velká a malá podjednotka– vazba mRNA a vznik bílkovin– 16S rRNA – základ dnešních systémů

nukleové kyselinynukleové kyseliny

• typy RNA– hnRNA (heterogenous nuclear)

• původní transkript z DNA

– pre-mRNA• ne vše z DNA se překládá do bílkovin• introny a exony

– snRNA (small nuclear)• úprava na finální mRNA• čepička (methylguanosin, 5´), poly-A konec (3´),

sestřih

od DNA k proteinuod DNA k proteinu

centrální dogmacentrální dogma

replikace DNAreplikace DNA

• základem je párování bazí• dva řetězce – oba slouží jako předloha

(templát) → semikonzervativní• oddělení řetězců

– iniciační proteiny– replikační počátky

• bohaté na A=T páry

– replikační vidličky• oba směry

• vždy 5´ → 3´

replikace DNAreplikace DNA

vedoucí a váznoucí řetězec, Okazakiho fragmenty

replikace DNAreplikace DNAsyntéza RNA primeru

syntéza Okazakiho fragmentu

odstranění starého RNA primeru

ligace

replikace DNAreplikace DNA

replikace DNAreplikace DNA

replikace DNAreplikace DNA

• proteiny replikační vidličky– helikáza rozvolnění DNA

– DNA-polymeráza syntéza, oprava chyb (107 chyb na pb)

– svírací protein váže DNA-pol. na templát

– primáza tvoří primer (RNA úsek)

– nukleáza odstaňuje primery

– DNA-ligáza spojení

– SSB proteiny – chrání volný váznoucí řetězec

replikace DNAreplikace DNA

• u prokaryot – jediný počátek, vícenásobná

• u eukaryot – více počátků, odděleně

transkripcetranskripce

= přepis gen. info z DNA do RNA• RNA–polymeráza (krabí klepeto)

• promotor, transkripční faktory

• terminální sekvence, t. proteiny

• jen jeden gen, více RNA–pol. najednou, hnRNA

transkripcetranskripce

• https://www.youtube.com/watch?v=WsofH466lqk

• http://www.dnalc.org/view/15510-Transcription-DNA-codes-for-messenger-RNA-mRNA-3D-animation-with-basic-narration.html

transkripcetranskripce

• posttranskripční úpravy

• hnRNA → pre-mRNA– methylgunosinová čepička a poly-A konec

transkripcetranskripce

• posttranskripční úpravy

• pre-mRNA → mRNA– sestřih intronů, ponechání exonů, alternativní

sestřih

translacetranslace

= překlad gen info z mRNA do sekvence AK• probíhá na ribozomu

– velká a malá podjednotka– proteiny a rRNA– vazba mRNA– vazebná místa pro tRNA

• vazba mRNA a tRNA– triplety nukleotidů– kodón a antikodón

translacetranslace

• start kodón– AUG

→ methionin

• stop kodóny– UAA, UAG,

UGA

translacetranslace

• velká podjednotka ribozomu– tři vazebná místa– A (aminoacyl)– P (peptidyl)– E (end)