Věda nás baví

Interaktivní a zábavné tábory a kroužky pro děti

Lekce IV / 04 - Izolace DNA

Cíl lekce:

Žáci dokáží popsat, co je to DNA a jaký je její význam, pomocí extrakčního roztoku izolují DNA z ovoce.

Zeptejte se Vašich dětí:

  • Co je to genetika?
  • Co je DNA?
  • Co můžete zdědit po rodičích a co ne?
  • Je DNA obsažena ve všech živých organismech?
  • K čemu DNA slouží?
  • Jak vypadala DNA získaná z ovoce?

Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny jsou dlouhé vláknité polymerní makromolekulární látky (např. délka DNA se uvádí v několika desítkách cm), které uchovávají a přenášejí genetickou informaci → nesou informaci pro průběh všech životních procesů:

a) DNA = 2deoxy-D-ribonukleová kyselina

b) RNA = D-ribonukleová kyselina

Dvoušroubovice DNA
Obrázek DNA Double Helix od Apers0n [Public domain], via Wikimedia Commons

DNA

DNA, nebo-li deoxyribonukleová kyselina, je jedním z typů nukleových kyselin. Je velice důležitá pro uchování genetické informace (je nositelkou genetické informace všech organismů s výjimkou některých nebuněčných, u nichž hraje tuto úlohu RNA - např. RNA viry). DNA je tedy pro život nezbytnou látkou, která ve své struktuře kóduje a buňkám zadává jejich program a tím předurčuje vývoj a vlastnosti celého organismu. Je hlavní složkou tzv. chromatinu, směsi nukleových kyselin a proteinů. U eukaryotických organizmů (jako např. rostliny a živočichové) je DNA uložena zejména uvnitř buněčného jádra, zatímco u prokaryot (např. bakterie) se DNA nachází volně v cytoplazmě buňky. Skládá se ze dvou vláken, které se stáčí proti sobě ve dvoušroubovici.

Stavba DNA

Jako u všech typů nukleových kyselin je nukleotid složen ze tří složek – báze, cukerná složka a zbytek kyseliny fosforečné. Z bází se v DNA nalézají adenin, cytosin, guanin a thymin. Cukernou složkou je deoxyribosa (konkrétně 2-deoxy-β-D-ribofuranosa). V nukleových kyselinách dochází ke spojení jednotlivých nukleotidů a vznikne dlouhý řetězec polynukleotidů. Jednotlivé nukleotidy se vážou fosfodiesterovou vazbou (vazba mezi zbytkem kyseliny fosforečné následujícího nukleotidu prostřednictvím hydroxylové skupiny atomu C(3) své cukerné složky, vytváří se mezi uhlíkem č. 3 jedné pentózy a uhlíkem č. 5 následující pentózy). Polynukleotid tvoří základ nukleových kyselin. Nukleové kyseliny obsahují desítky, tisíce až miliony nukleotidů. Počet a pořadí jednotlivých nukleotidů v řetězci závisí na matrici, podle které byl polynukleotid syntetizován. Primární struktura nukleových kyselin je dána pořadím nukleotidů.

Charakteristické znaky dvoušroubovice DNA jsou:

  • dvě samostatná polymerní vlákna
  • hlavní řetězce (cukr – fosfátové páteře) jsou orientovány protisměrně
  • báze jsou spárovány vodíkovými můstky
  • šroubovice je pravotočivá
  • fosforečnanové ionty (PO43-) dodávají molekule záporný náboj
  • má mnoho konfirmačních podtypů: může se ohýbat, natahovat, smršťovat čímž vytváří z typické primární struktury periodické sekundární struktury

Stavba DNA
Obrázek Difference DNA RNA-EN (upraveno) od Sponk [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

 

Znaky DNA
Obrázek genetics-chromozones od OpenClips [Public Domain], via Pixabay

Výzkum DNA

DNA vědci zkoumají už od 19. století. Už v roce 1869 ji z hnisu izoloval švýcarský lékař Friedrich Miescher. Nepodařilo se mu ji ale zkoumat či s ní dál pracovat. Popsat její strukturu se podařilo až v roce 1953 Američanovi Jamesi Watsonovi a Britovi Francisi Crickovi. V roce 1962 dostali za svůj objev Nobelovu cenu. Genetický kód pak byl rozluštěn v roce 1966.

Dnes je deoxyribonukleová kyselina středem zájmu vědců z mnoha biologických oborů a byly vyvinuty promyšlené techniky její izolace, separace, barvení, sekvencování i umělé syntézy. Všechny tyto postupy jsou důležité i pro lékaře, kriminalisty či evoluční biology – DNA je zásadním nástrojem pro diagnostiku nemocí, testy otcovství nebo vyšetřování zločinů, či třeba hledání příbuzenských vztahů mezi organismy.

Zkoumání DNA a obor genetiky je jedním z oborů, které jdou nejvíce kupředu. Znalost genetické informace se využívá také v zemědělství. Právě v zemědělství funguje genové inženýrství, kdy vědci zasáhnou do geonomu rostliny a změní ho žádoucím směrem. Rostlina se pak stává například odolnou vůči škůdci, který ji nejčastěji ničí. Nejčastěji se pěstuje geneticky upravená kukuřice.

Zkoumání genů (skladba geonomu)
Obrázek Genóme humain od Stefano [CC BY-SA 2.0], via Flickr

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více:

Potřebujete poradit? Napište nám na info@vedanasbavi.cz

K poskytování služeb a analýze návštěvnosti používáme na tomto webu soubory cookie. Procházením těchto stránek souhlasíte s použitím cookies. Více informací zde.
cancel
helpline kroužky

Můžeme Vám pomoci?

Nedaří se Vám dokončit přihlášku? Pokud máte problém, neváhejte nás kontaktovat:

Email: info@vedanasbavi.cz