Nukleotidy a nukleové kyseliny

Nukleotidy jsou fosforečné estery heteroglykosidů (nukleosidů), jejichž cukernou složku tvoří D-ribóza nebo 2-deoxy-D-ribóza a necukernou složku purinová báze (uracil, thymin, cytozin) nebo pyrimidinová báze (adenin, guanin).

Nukleotidy plní řadu funkcí:

jsou stavební jednotky nukleových kyselin
nukleosidpolyfosfáty jsou přenašeči energie v biologických systémech ( ATP, GTP, aj.)
aktivují meziprodukty v řadě biosyntéz (např. glukózy při tvorbě polysacharidů)
adenozinové nukleotidy jsou součástí důležitých kofaktorů enzymů (NAD, FAD, CoA)
cyklické purinové nukleotidy jsou regulátory metabolismu a neuromodulátory

V nukleotidech může být esterově vázána kyselina fosforečná, ale i kyselina di-, tri-, až polyfosforečná. V organismech převládají ribo- a deoxyribonukleosid-5´-fosfáty, tzv. 5´-nukleotidy. Nejčastěji jsou zastoupeny adenozinové nukleotidy - AMP (adenozinmonofosfát), ADP (adenozindifosfát), ATP (adenozintrifosfát). Významná látka je cyklický adenozin-3´,5´-monofosfát (cAMP), který působí jako regulátor řady hormonálních a nervových procesů.

Nukleové kyseliny vznikají spojováním nukleotidů fosfodiesterovými vazbami, tvoří lineární polynukleotidové řetězce. Nukleotidy polymerují kondenzací, vzniká tak fosfodiesterová vazba mezi 3´-hydroxylem jednoho a 5´-hydroxylem následujícího nukleotidu. Postupným napojováním nukleotidů se tvoří polynukleotidový řetězec.

Nukleové kyseliny jsou přítomny prakticky ve všech buňkách a virech. Podle chemického složení cukerné části se rozlišují 2 typy nukleových kyselin: deoxyribonukleové (DNA) a ribonukleové (RNA).

Kromě rozdílu v cukerné složce (D-ribóza nebo 2-deoxy-D-ribóza) se DNA a RNA liší ještě v jedné pyrimidinové bázi: RNA obsahuje uracil, místo toho DNA thymin.

Purinové a pyrimidinové báze dodávají nukleovým kyselinám schopnost uchovávat a předávat informace. Velmi důležitou vlastností bází je komplementarita jejich struktur, párování bází vytvářením vodíkových vazeb mezi nimi umožňuje čtení genetického kódu. Komplementární báze jsou dvojice bází, vždy jedné purinové a jedné pyrimidinové, které do sebe v prostoru perfektně zapadají a mají orientaci a vzdálenosti atomů vodíku optimální pro vznik silných interakcí - vodíkových vazeb. Dvěma vodíkovými vazbami se váží adenin s thyminem nebo uracilem, třemi vodíkovými vazbami se váží guanin s cytozinem.

čtyři báze v DNA tvoří kódovací znaky, jejichž kombinace je základem genetické paměti organismů. Sledem bází nukleových kyselin je zapsána genetická informace, báze zároveň slouží k předávání a zpracovávání genetické informace.

Literatura

Z.Vodrážka: Biochemie. Academia, Praha 1992.

Další informace

Karolína Pešková