Prírodou inšpirované algoritmy

Štruktúra a replikácia DNK

DNK - deoxyribonukleová kyselina

Základnou stavebnou jednotkou molekuly DNK je nukleotid. Chemická štruktúra takéhoto nukleotidu je znázornená na obrázku.V menšom kruhu sa nachádza fosfátová skupina, väčší kruh vyznačuje cukor, na ktorý sa viaže jedna zo štyroch molekúl báz - adenín (A), guanín (G), tymín (T) a cytozín (C).

štruktúra nukleotidu - základnej stavebnej jednotky DNK

Nukleotidy sa odlišujú len bázov. Poznáme štyri druhy báz:

• adenín (A),
• guanín (G)
• tymín (T)
• cytozín (C)

Nukleotidy sa reťazia do molekuly DNK v procese nazývanom polymerizácia. Dva lineárne raťazce DNK sa môžu spájať a tvoriť dvojitú závitnicu, pričom navzájom si odpovedajúce bázy DNK sú spojené vodíkovým mostíkom. Medzi sebou sa môžu spájať iba nasledujúce bázy :

• A sa spája s T
• G sa spája s C

Tieto dvojice sa nazývajú komplementárne bázy.

Pri replikácii sa dvojitá závitnica DNK naskôr rozpletie. Takto nám vzniknú dva jednovláknové voľné reťazce DNK, ku ktorím sa potom vyrobia ich komplementárne kópie. Vytváranie nového reťazca DNK riadi enzým polymeráza. Tento enzým sa nielen zúčastňuje na vytváraní nového reťazca DNK, ale súčasne ho kontroluje. V prípade že nájde chybu, je schopný ho opraviť.

Kopírovanie DNK prebieha tak, že najskôr sa časti DNK skopírujú na ribonukleovú kyselinu (RNK), ktorá vynesie kód z jadra bunky do cytoplazmy. Táto kyselina sa tiež nazýva messenger RNK - mRNK. Potom sa v útvaroch, ktoré sa volajú ribozómy, pristúpi ku spájaniu bielkoviny zo základných jednotiek - aminokyselín. Každá aminokyselina je kódovaná trojicou báz na mRNK. Aminokyseliny sú na miesto priášané špecialnymi RNK, ktoré sa nazývajú transferové RNK (tRNK).

RNK na rozdiel od DNK je jednovláknová, ako cukor obsahuje ribózu a namiesto tymínu (T) má podobnú bázu uracil(U)