Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny jsou nositelkami dědičné informace. Díky nim dochází k přenosu dědičných znaků na potomstvo a k evoluci. Jejich nejdůležitější schopností je schopnost replikace (sebereprodukce). Jejich základními stavebními jednotkami jsou tzv. nukleotidy, které se skládají z pětiuhlíkatého cukru (pentózy), zbytku kyseliny fosforečné (H₃PO₄) a dusíkatých bází. Zbytek kyseliny fosforečné se váže na cukr v pozici 5‘(esterová vazba), a v pozici 1‘ je vázána N-báze (N-glykosidická vazba). V poloze 3‘ je pak pentóza připojena přes sousední zbytek kyseliny k sousední pentóze. Vzniká tak polynukleotidové vlákno.

DNA, neboli kyselina deoxyribonukleová má molekulu tvořenou dvěma polynukleotidovými řetězci. Její cukerná složka je 5C cukr 2-deoxy-D-ribosa. Jako dusíkaté báze jsou zastoupeny deriváty purinu (adenin, guanin) a pyrimidinu (cytosin, thymin). Mezi N-bázemi protějších vláken dochází k vazebným interakcím. Báze se na sebe vážou pomocí vodíkových můstků, přičemž platí, že thymin se vždy spojuje s adeninem a guanin s cytosinem. Říkáme tomu párování komplementárních bází. Obě polynukleotidová vlákna (primární struktura DNA) vytvářejí (nejčastěji) pravotočivou šroubovici označovanou jako double helix (sekundární struktura DNA). DNA je v buňce obsažena především v jádře. Replikace DNA je schopnost zajišťující dědičnost. Pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci. Při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné DNA dceřinné (každá s jedním vláknem z původní DNA). Klíčovou roli při replikaci DNA mají enzymy (DNA polymerázy). U člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označované jako DNA dependentní DNA polymerázy. Při své práci vždy postupují od konce 5‘ ke konci 3‘. Aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky, tj.vazby mezi oběma vlákny nejprve narušeny (využití DNA dependentní DNA polymerázy). Místa kde tato narušení vzniknou jsou označovány jako replikační počátky. U bakterií bychom takovýto počátek našli pouze jeden, zatímco mnohem větší lidská DNA vytváří takovýchto počátků okolo 10 000. To jí umožňuje zreplikovat se také v poměrně krátké době. Poté co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena. DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 10⁷ zreplikovaných bází, navíc má sama korekční funkci.

Význam DNA z hlediska bezpečnosti potravin: V bakteriích molekula DNA kóduje informace pro faktory, které jim umožňují růst, rozmnožování a zvyšují jejich virulenci (schopnost vyvolávat onemocnění). DNA každého organismu se může použít k rozlišení od jiného příbuzného organismu. Jestliže dojde k propuknutí alimentárních onemocnění, mohou epidemiologisté určit zdroj bakterií v potravinách vyšetřením otisku (fingerprint) DNA patogenu.

Kyselina ribonukleová (RNA) má molekulu tvořenou jen jedním polynukleotidovým vláknem. Sacharidovou složku tvoří 5C cukr D-ribosa, N-báze tvoří adenin, aytosin, guanin a uracil. RNA (díky OH skupinám v poloze 2‘ i 3‘) může sama vykonávat i některé funkce enzymu (štěpení esterové vazby, katalýza polymerace, aj). Také díky tomu se usuzuje, že u prvních praorganismů byla nositelkou genetické informace právě RNA. Existují 3 základní typy RNA. Význam RNA z hlediska bezpečnosti potravin: Některé viry mají genetickou informaci zakódovanou spíše v molekule RNA než DNA. Kaliciviry (známé také jako Norwalk viry) jsou skupinou RNA virů, které mohou způsobovat gastrointestinální onemocnění. Jednou z metod detekce a identifikace kalicivirů je použití enzymu reverzní transkriptázy, který je schopný katalyzovat reverzní transkripci, tj. přepis informace z izolované virové RNA do DNA a potom použít metodu polymerázové řetězové reakce k vytvoření řady kopií této DNA a použít je k identifikaci viru.   (kop)