Molekulární základy dědičnosti Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA
Ústřední dogma molekulární genetiky - vztah mezi nukleovými kyselinami a proteiny proteosyntéza replikace DNA RNA protein reverzní transkripce? informace funkce
Ústřední dogma molekulární genetiky - vztah mezi nukleovými kyselinami a proteiny
NUKLEOTID základní stavební jednotka NK fosfát dusíkatá báze cukr
DNA
Dvojšroubovice DNA
Párování bází princip komplementarity A = T (U) G C A,G puriny T,U,C- pyrimidiny
Chemická struktura RNA x DNA
Párování bází ve vlákně RNA A=U G C
1. Replikace DNA = tvorba kopií molekul nukleových kyselin, zajišťující přenos z DNA do DNA Vzor (matrice, templát) pro tvorbu kopie (repliky) původní vlákno DNA Materiál na výrobu volné nukleotidy Dělníci Energii DNA polymerázy (enzymy) dodává ATP
Replikace DNA dvojšroubovice se rozplétá a oba řetězce slouží jako matrice pro syntézu komplementárních řetězců vzniknou dvě molekuly DNA, každá má jedno původní vlákno a jedno nově syntetizované
Dvojšroubovice DNA se rozvolňuje na určitém místě - v počátku replikace Iniciační místo Replikační vidlička
Každý chromozóm má stovky takových počátků
Replikace DNA původní vlákno = matrice, templát G A C A C G T A C T G T G C A T G A C A C G T Napojení primerů. A C T G T G C nově syntetizované vlákna
vlákno DNA je antiparalelní Syntéza DNA 3'-konec - hydroxylová skupina pentosy 5'-konec - fosfátová skupina
Vlákno DNA se může prodlužovat jen v jenom směru 5 3. V opačném směru 3 5 jsou syntetizovány krátké úseky, které jsou pak dodatečně spojovány.
Kdy dochází k replikaci DNA? K replikaci dochází u buněk, které se budou dále dělit, a to v syntetické fázi buněčného cyklu.
Rychlost replikace u bakterií 1000 nukleotidů za sekundu u eukaryotní buňky replikace chromozomu trvá 3 minuty replikace genomu - 8 hodin
= výroba bílkovin 2 fáze: 2. Proteosyntéza 1. genetická informace je nejprve zkopírována z DNA do mrna transkripce (přepis) 2. informace je přeložena z pořadí bází v mrna do pořadí aminokyselin v bílkovině translace (překlad)
Každý gen obsahuje informaci pro tvorbu proteinu
Genetický aparát buňky DNA = nositelka genetické informace RNA: rrna = ribozomální funkce při syntéze bílkovin součást ribozómů mrna = messenger (mediátorová) RNA přenos genetické informace z jádra do cytoplazmy trna = transferová přísun AK k místu syntézy bílkoviny tvar trojlístku, na 1 smyčce antikodón =trojice bází paralelní ke kodónu na mrna
Molekula trna transferová RNA, přenáší určitou aminokyselinu Zde se váže určitá aminokyselina antikodón = triplet, kterým se váže trna na komplementární kodón mrna
Transkripce = přepis genetické informace z 1 vlákna DNA do mrna Místo jádro buňky Vzor (matrice, templát) vlákno DNA Materiál na výrobu volné nukleotidy Dělníci Energii RNA polymerázy dodává ATP m
DNA je transkribována enzymem RNA-polymerázou Rychlost transkripce 80 tripletů za sekundu.
Sestřih RNA poté co vznikne molekula mrna (primární transkript), dochází k její úpravě tzv. sestřihu (probíhá podobně jako sestřih filmu) DNA totiž obsahuje kromě sekvencí nesoucích informaci (kódujících sekvencí - tzv. exonů) i nekódující sekvence (tzv. introny). Tyto sekvence jsou po vzniku mrna z její molekuly vystřiženy.
Sestřih RNA
Translace = překlad genetické informace z pořadí nukleotidů v mrna do pořadí aminokyselin v bílkovině Místo ribozóm Vzor (matrice, templát) Materiál na výrobu vlákno mrna aminokyseliny Dělníci Pomocníci Energii enzymy v ribozómu trna dodává ATP
Kód, triplet překlad genetické informace do struktury proteinu probíhá podle určitého klíče = genetický kód (tripletový): tj. každá trojice nukleotidů určuje jednu aminokyselinu AGC GTA CGG 1 z vláken DNA UCG CAU GCC kodóny v mrna Ser His Ala aminokyseliny
Většina aminokyselin je kódována více než jedním kodónem. kodón AUG pro methionin je zároveň počátečním kodónem kodóny UAA, UAG, UGA signalizují konec sekvence (=stop kodóny, beze smyslu)
Tabulka genetického kódu
Překlad genetického kódu aminokyselina (tryptofan) trna navázání aminokyseliny připojení antikodónu trna na kodón mrna
Tvorba bílkoviny probíhá v ribozómu ribozóm se skládá ze dvou podjednotek velká ribozomální podjednotka malá ribozomální podjednotka
mrna
Zahájení translace = iniciace iniciační trna s navázaným methioninem zahajuje translaci translace mrna začíná na tzv. iniciačním kódonu - AUG
trna s navázanou aminokyselinou
Průběh translace molekuly mrna prodlužování molekuly peptidu = elongace Opakování tří fází: trna s navázanou aminokyselinou se napojí na příslušný kodón mrna mezi dvěma aminokyselinami vedle sebe vznikne peptidová vazba velká podjednotka ribozómu se posune o tři nukleotidy vpřed
4 5 vznikající peptidový řetězec peptidová vazba 4 5
Konečná fáze proteosyntézy = terminace Translace je ukončena po dosažení stop kodónu Ribozómové jednotky se rozpojí
Na jedné molekule mrna se může najednou vytvářet více molekul bílkovin Polyribozóm
Ribozómy se nacházejí buď volně v cytoplazmě, nebo jsou vázány na drsné endoplazmatické retikulum. drsné endoplazmatické retikulum vnitřek buňky Golgiho systém cisterny plazmatická membrána mezibuň. prostor