Chemie pro šílence 38. Cukerné polymery 3.

19. října 2014 v 5:47 | Petr |  Chemie pro šílence
Povídání o "živých plastech", které mělo být na týden se nám díky složitosti tématu nějak natáhlo, ale dnes opravdu končíme. Takže si představte, že jste primitivní baktérie před 4 miliardami let, pokud je doba vašeho života ve dnech a délka vašeho genetického kódu ve stovkách tisíc "písmen" alias nukleotidů genetického kódu - v pohodě vystačíte s RNA. Vtip je v tom, že během vývoje genetický kód prudce narůstal a velice dlouhé úseky RNA jsou přece jenom poněkud chemicky nestabilní a u jednobuněčného organismu porucha genetické informace v 99% znamená smrt.

Takže matička příroda (nebo létající špagetové monstrum) museli vymyslet něco lepšího a přítom "při zachování zpětné kompatibility" a tak místo RNA alia ribonukleové kyseliny vznikla DNA alias Deoxyribonukleová kyselina. Ta umožnila vytvářet molekuly o délce stovek miliónů až miliard "bází".

Než budeme pokračovat dále - je třeba "dát věci do perpektivy" - tedy Lidská genetická informace obsahuje asi 25 000 genů a zahrnuje 3.1 miliardy párů bází DNA. Abyste vám nenarostl hřebínek tak náš genetický kód je překvapivě stručný, protože největší nám známý genom má měňavka polychaos dubium, která má 60 000 genů a 670 miliard párů bází. Mimochodem otrocký překlad "polychaos dubium" z latiny do češtiny zní "mnoho-zmatek pochybný".

A potom druhá věc - pořád mluvím o bázích, nebo nukleotidech takže aby bylo jasno¨"Dusíkatá báze" je třeba Adenin - to je "písmenko" které visí na sacharidovém řetězci RNA/DNA. Nukleotid je Adenin + sacharid + fosfát -tedy celé "patro" řetězce RNA+DNA a nakonec "Nukleosid" je volná molekula třeba notoricky známého adenosin-trifosfátu připravená k vestavění do RNA/DNA. tedy tolik "školní záležitosti" které se zkouší u tabule.


Tedy konečne se dostáváme k DNA. U RNA jsme říkali, že jsou tři jednotky které jsou v každém patře řetězce sacharid ribóza - vázaný k dalším ribózam zbytky kyseliny fosforečné a potom 4 typy dusíkatých bází. Adenin, Guanin, Cytidin, Uracil, u DNA je to velice podobné - místo ribózy je derivát Deoxyribóza - bez jedné OH skupiny v molekule a prom místo URACILU je THYMIN.


Obrázek nám rozdíly shrnuje, ale nevysvětluje postatu. Podstata spočívá v tom, že jak RNA tak DNA se mohou vyskytovat jako "jednoduchá šroubovice" a taky jako "dvojitá šroubovice" - přitom aby se jeden řetězec moh spojit s druhým musí informace v obou řetězcích být "jako zámek a klíč"


Mezi dusítkatými bázemi totiž existuje "komplementarita" tedy ADENIN se váže na THYMIN / URACIL a GUANIN se váže na CYTOSIN. Takže pokud počítačoví experti mezi námi znají RAID tak mezi řetězci je stejný vztah jako mezi dvěma harddisky v RAID 1 akorát, aby byla představa dokonalá, tak by na druhém disku byl gaždý bit negovaný - jinak by byla informace stejná.


Srovnáním s RAID harddisky je to počítačovým expertům jasné - DNA můžete "rozplést" a ke každému řetězci můžete "zrcadlit" nový řetězec - ANO ? Ano !!


A stejně tak můžete DNA rozplést a ke keždému řetězci udělat kopii do RNA. Smysl proč se jednou kopíruje celá DNA a apodruhé se dělá kopie do DNA by se dala popsat takto - syntéza nové DNA je ekvivalent kopírování dat z harddisku na jiný disk. Syntéza RNA - to je jako dělání pracovní kopie dat z Harddisku do paměti počítače. Jasné ?

Zbývá už jenom porovnat vlastnosti "přírodních plastů" - takže papír / dřevo - neboli celulóza - určitě vite jak vypadá, a vzhledem k tomu, že se nám zachovaly dřevěné stavby i písemnosti stovky až tisíc let staré - je jasné jak dlouho dřevo vydrží. RNA vydrží čitelná mnoho let a než se úplně rozloží trvá to stovky let. DNA prý vydrží čitelná stovky let a podle zkušeností archeologů má "poločas rozpadu" kolem 600 let !! Takže opět - příroda má navrch, protože si přestavte takovou bílou krvinku - lymfocyt - ta má průměr 10um a v jádře má celou genetickou informaci člověka - kolem 800 MB dat - asi jako hodně natlačené CD ! A pak si představte, že člověk má 1013 buněk, které mají všechny uvnitř stejný objem dat.

Poslední otázka - jak vypadá RNA / DNA - tyhle molekuly se v suchém stavu prakticky nevyskytují a pokud jsou v roztoku vytvářejí zcela průhledné vysoce viskózní kapaliny, které se táhnou - asi jako sliny, kdyz vám zubař rozvrtá hubu.

Musím připustit, že taky mám polymerů se sacharidovým řetězcem plnou hubu (a to jsme zdaleka neprobrali všechny), proto pro dnešek dáme radu roboům ke zničení lidstva a končíme : Tedy v každé buňce mají lidi vždy 2 retězce DNA v každém chromozómu po matce a krom toho mají další 2 řetězce ve druhém chromozómu po otci - takže každý gen se v každé buňce vyskytuje nejméně ve 4 kopiích - máte taky takovou redundanci ?
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 kolemjdoucí kolemjdoucí | 19. října 2014 v 14:28

Nádherný příklad přímo z přírody o tom, že kopírování je podstata života a jen to co je znovu a znovu vytrvale kopírováno má právo na existenci...

2 Vašek Vašek | 19. října 2014 v 20:28

Svatá pravda... hledal jsem protipříklady a nenašel. I ti číňani to vlastně potvrzují :-)

3 Karel Karel | 20. října 2014 v 6:11

Takže pokud by na Zemi přiletěli mimozemšťané, tak by začli vést diplomatická jednání s měňavkou? Předpokládám, že při jejich inteligenci (přistáli oni dřív než my u nich = jsou chytřejší nebo mají náskok) by jim rozdíl vnějších projevů člověka a měňavky připadal bez zásadních rozdílů, tedy skoro náhodný.

4 petr-kubac petr-kubac | 20. října 2014 v 10:50

[3]: Velký genom může být známkou uvíznutí ve slepé větvi vývoje.

5 Karel Karel | 20. října 2014 v 11:19

[4]: Možná špatná komprese dat

6 Dalík Dalík | 20. října 2014 v 21:34

Jaká je výhoda dvojité DNA oproti dvojité RNA?

A jaká je výhoda jednoduché RNA oproti jednoduché DNA?

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama