Geny jsou základní jednotky dědičné informace. Chemicky jde o úseky deoxyribonukleové kyseliny, zkráceně DNA. Většina genů jsou vlastně „recepty“ pro výrobu bílkovin neboli proteinů. Každý gen obvykle obsahuje návod na sestavení jednoho proteinu.
Molekula DNA se skládá ze dvou řetězců. „Páteř“ každého řetězce tvoří molekuly cukru deoxyribózy, které se střídají s fosforečnanovými skupinami. Na tuto páteř se přes deoxyribózu připojují báze: adenin (označovaný zkatkou A), cytosin (C), guanin (G) a thymin (T).
Pro strukturu DNA i pro zapisování instrukcí k výrobě proteinů je klíčové takzvané párování bází. Báze z jednoho řetězce se pomocí slabých chemických vazeb (vodíkových můstků) spojují s bázemi druhého řetězce. Díky tomu drží oba řetězce DNA u sebe, podobně jako dvě poloviny zipu. Platí zde elegantně jednoduchá pravidla – A se vždycky páruje s T, zatímco C se páruje s G:
Teď se podívejme, jak vypadají bílkoviny. Jejich stavebními kameny jsou organické sloučeniny nazývané aminokyseliny. Každou bílkovinu tvoří jeden nebo několik řetězců, ve kterých jsou chemickými vazbami spojeny do dlouhé řady desítky až stovky aminokyselin.
V proteinech se vyskytuje dvacet druhů aminokyselin (vzácně ještě tři další, ale ty teď můžeme ignorovat). Proteinové řetězce si tedy můžeme představit jako provázky, na nichž jsou navlečeny korálky dvaceti různých barev. Pořadí „korálků“ přitom rozhoduje o chemických a biologických vlastnostech dané bílkoviny.
V DNA je zapsáno, které aminokyseliny a jak se mají poskládat do molekuly příslušného proteinu. Organismy využívají princip podobný tomu, na němž je založena Morseova abeceda. Morseovka se dřív používala pro posílání telegramů nebo komunikaci lodí na moři. Dnes už ji většinou nahradily počítačové technologie, ale možná jste se s ní setkali při různých hrách na letních táborech nebo ve skautských oddílech. Morseovka má jenom dva znaky – tečky a čárky. Jejich kombinacemi ovšem dokáže zapsat všechna písmena i číslice:
Dědičná informace využívá čtyři znaky – báze DNA, tedy A, C, G a T. Trojice bází (odborně kodony) označují jednotlivé aminokyseliny a určují jejich pořadí v proteinu. Každý druh aminokyseliny má přiřazenu jednu nebo několik trojic. Speciální kodony navíc vyznačují začátek a konec proteinu. Tomuto systému se říká genetický kód. Až na drobné výjimky je naprosto univerzální, společný všem organismům na Zemi.
Jak to všechno v buňkách funguje? Prvním krokem je přepis čili transkripce. Během něj se podle informace uložené v DNA vytváří jednořetězcová molekula mRNA. Jde o druh ribonukleové kyseliny, látky chemicky příbuzné DNA. mRNA také obsahuje čtyři báze – jenom je v ní místo thyminu uracil (U), který se může párovat s adeninem. Díky párování bází mezi DNA a mRNA je přepis docela snadná záležitost.
Zeptejte se vědcůNeumíte si vysvětlit některé zákony přírody? Zajímá vás proč je obloha modrá, nebo proč si sova nemůže ukroutit krk? Zeptejte se vědců prostřednictvím rubriky serveru Lidovky.cz. Otázky posílejte na e-mail internet@lidovky.cz a do předmětu napište: otázka pro vědce a nebo položte otázku přes Twitter s hashtagem # otazkaprovedce. |
mRNA pak putuje uvnitř buňky ke speciálním útvarům zvaným ribozomy. Zde se odehrává překlad neboli translace. Ribozomy „čtou“ trojice bází v mRNA a podle tohoto návodu postupně spojují správné aminokyseliny do proteinového řetězce. Zakódovanou zprávu ACA-GGU-UGC například přeloží jako kombinaci aminokyselin threonin-glycin-cystein:
