V elektro - vidlácích jsme se pohybovali na nebezpečné hraně chemie v chemicích se začínáme pohybovat na nebezpečné hraně biologie, ale snad to zvládneme aniž bychom příliš překročili nastavený level přírodopisu v 7. třídě Husákovských základních škol.
Minule jsme probírali polymery z glukózových jednotek které byly určeny jako stavební materiál případně jako energetická zásoba. Dnes se od 6 uhlíkatého cukru Glukózy přesuneme k polymerům z 5 uhlíkatého cukru - Ribózy. ta má obvyklý vzorec [C(H2O)]5 tedy školsky C5H10O5.
Jako obvykle ribóza je syntezována jako lineární molekula, ale reaguje vnitřní cyklizací "sama se sebou" a tak se v metabolismu vyskytuje jako kruhová molekula, kterou vidíte na obrázku. Když si do BINGU zadáte heslo ribóza, vyskočí na vás milion stránek a převaha z nich bude obsahovat zkratku RNA alias ribonukleová kyselina, ciož je patrně nejdůležitější makromolekula na Zeměkouli.
Takže představte si otázku "jak vznikl život" ? Dneska jsem jsem ochoten připustit i ty nejdivočejší varianty ve stylu "ve čtvrtek nás stvořil Bůh" nebo "naklonovali nás UFOni", protože dneska se neptáme kdo, kdy a jak, ale "jak je to uvnitř uděláno". Takže abych nemusel zabíhat příliš do temných vod nějaké věrouky - předpokládejme čistě formálně, že sledujeme prababičku prabakterii jak si plave v praoceánu na prazeměkouli. Už víme, že je obehnaná dvojitou vrstvou mastných kyselin alias lipidů alias mýdlových bublin a uvnitř ní "se něco děje". Takže když vezmeme jak život funguje dneska tak víme, že všechny chemické reakce v organismu jsou katalyzovány enzymy - bílkovinami, které organismums právě pro tento účel vyrábí.
Hlavním úkolem každé buňky je vyrábět ty správné enzymy a "návod na jejich výrobu" předat do další generace. "Návody" jsou uloženy v DNA - deoxyribonukleové kyselině, podle té se vyrábí mRNA tzv. mediátorová RNA a podle té se pomocí tRNA transferových RNA produkují bílkoviny - to všecno je "moderní život", ale prababička prabakterie to takto složitě organizované mít nemohla. Takže když ze současného systému "jak funguje život" postupně vyškrtáváme jednotlivé součásti, které vznikly později zůstane nám jenom obří molekula RNA, která funguje zároveň jako nositel genetické informace i jako enzym.
Připadá vám přitažené za vlasy, že moderní buňky mají jako enzymy bílkoviny, ale "archaické" buňky měly mít jako enzymy RNA ? Pátráním po archaických enzymech, které se používají dodnes můžeme usoudit jak vypadal "prametabolismus" prabaktérií. Jedním z nejstarších enzymových systémů jsou bakteriální ribozomy - enzymové komplexy které produkují bílkoviny. Je jasné, že pokud chcete pomocí RNA produkovat bílkoviny musíte se objejít bez "bílkovinných enzymů" jinak jste v situaci "slepice a vejce". Příklad na obrázku je jedna z podjednotek bakteriálního ribozomu - továrny na bílkoviny - hnědě řetězec RNA a modře bílkovinové "přílepky", červeně "aktivní centrum" enzymu. Vidíte tu převahu RNA ?
OK - RNA tu byla před DNA i před bílkovinami a prabaktérie vypadala jako tuková kapka s primitivními RNA enzymy / chromozomy uvnitř. Takže už stačí jenom probrat chemickou strukturu RNA a můžeme končit.
Takže školsky řečeno RNA má tři složky Ribózu, Fosfát a Dusíkatou bázi. Předpokládám, že ribózy na obrázku vicíte, ty jsou spojeny můstky ze zbytků kyseliny fosforečné, což je pozůstatek po syntéze řetězce založené na energeticky bohaté molekule ribóza-5-trifosfátu. Ribóza + fosfát tvoří mechanický základ "magnetofonového pásku" a dusíkaté báze nesou informaci.
Dusíkaté báze jsou totiž celkem 4 pro RNA to jsou Adenin, Thymin, Guanin a Uracil - takže každá pozice v RNA může být jedna z těchto 4 ergo 1 "jednotka" s ribózou nese 2 bity informace. Čistě jenom abych předešel příliš "inženýrskému" pohledu na syntézu RNA - není to tak jak máte pocit po přečtení Husákovské přírodovědy - že totiž se řetězec ribóz syntezuje jako první a na něj "se pověsí" dusíkaté báze - je to tak že máme čtyři typy kompletních molekul i s ribózou zvané Adenosin-trifosfát , Guanosin-trifosfát, Cytidin-trifosfát a Uridin-trifosfát které vstupují do reakce a z nich vznikne vždy celé jedno "patro" RNA najednou.
Jenom tak mimochodem jedna z molekul je ADENOSIN-TRIFOSFÁT - ano to není omyl - to je již zmiňovaný univerzální energetický substrát a přenašeč chemické energie v živých organismech, který zároveň slouží jako jeden z "dvoj-bitů na harddisku"
Původně jsme měli probrat i DNA a skončit, ale opět jsem zcela vyčerpán a vy jste jistě jeleni alespoň na týden, proto končím, pokračujeme příště, dneska už zbývá jenom rada robotům ke zničení lidstva - zmutujte jejich geny radioaktivními paprsky - ale pozor radioaktivita dělá poruchy i v polovodičových pamětech.
Dalík | 13. října 2014 v 12:36
A je možné RNA syntetizovat uměle? Myslím, jakože by se pak udělala ta kapka s dvojvrstvou a do ní by se píchla ta syntetizovaná RNA a už by to fungovalo, už by to vesele hopsalo?