Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Nukleové kyseliny Opakování. deoxyribonukleová (DNA) ribonukleová (RNA) Typy nukleových kyselin v buněčném jádře v cytoplasmě a v jadérku.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Nukleové kyseliny Opakování. deoxyribonukleová (DNA) ribonukleová (RNA) Typy nukleových kyselin v buněčném jádře v cytoplasmě a v jadérku."— Transkript prezentace:

1 Nukleové kyseliny Opakování

2 deoxyribonukleová (DNA) ribonukleová (RNA) Typy nukleových kyselin v buněčném jádře v cytoplasmě a v jadérku

3

4

5 DNA

6 Mezi fosfátovou skupinou na 5. C a -OH skupinou na 3. C na pentose vzniká tzv. fosfodiesterová vazba Na povrchu je NA velmi silně záporně nabitá.

7 Dusíkaté báze se mohou mezi sebou pomocí vodíkových vazeb párovat

8 DNA je stočena do pravotočivé šroubovice, která je stočena ze dvou komplementárních vláken DNA. Řetězce v DNA jsou vůči sobě antiparalelní. 5' 3' DNA – sekundární struktura

9 Typy DNA B DNAA DNA Z DNA Pravotočivá. Zhruba 10 bází na závit. Báze tvořící pár leží vždy v jedné rovině. Dvoušroubovice DNA má na svém povrchu dva typy žlábků (malý a velký). Pravotočivá. 11 párů bází na závit. Levotočivá. 12 párů bází na závit. Vytváří se, pokud se ve šroubovici objeví pravidelné opakování bází adeninu a thyminu. Prokaryotní DNA i DNA semiautonomních organel (např. mitochondrií) jsou kruhové.

10 RNA

11

12 Toto komplementární párování bází umožňuje zaujmout energeticky nejvýhodnější konformaci

13 mRNA rRNA tRNA Vzniká přepisem genů kódujících aminokyselinovou sekvenci proteinů a její základní funkcí je řídit vznik proteinu. Tvoří jádro ribosomů, na kterých je mRNA překládána do proteinu. Vybírá správné aminokyseliny a umísťuje je do správného místa na ribosomu, aby mohly být začleněny do rostoucího aminokyselinového řetězce. rRNA a tRNA vznikají přepisem genů nekódujících aminokyselinovou sekvenci proteinu. Jedná se o tzv. neinformační RNA. (informační, mediatorová) (ribosomální) (transferová) Typy RNA

14 Sekundární struktura tRNA

15 Chromosom

16 Jádro lidské buňky – průměr cca 5-8 μm DNA – cca 2 m V eukaryotních buňkách – molekuly DNA jsou asociovány se specifickými proteiny a sbaleny do chromosomů. Mitotické chromosomy v době buněčného dělení (v mitose) v kondenzovaném stavu (sbaleném) Interfázové chromosomy značně rozvolněné a vypadají jako jedna dlouhá, tenká, vzájemně propletená vlákna

17 Interfázový chromosom – Korálková forma chromatinu (10-nm vlákno) nukleosom 10 nm Histonový komplex (8 nm) Chromatin – komplex DNA a proteinů Histony – malé proteiny s vysokým obsahem kladně nabitých AMK (lys a arg) Spojníková DNA

18

19

20 Mitotický chromosom 30 nm 30-nm vlákno je organizováno do smyček připojených k centrální ose, tzv. lešení (scaffold). Před vstupem do mitosy dochází k sbalování chromatinu. Chromatin se stáčí za vzniku tzv. solenoidu. Solenoid se stáčí na chromatidu. Solenoid: 6 nukleosomů na závit

21 10 nm Úsek dvoušroubovice DNA Korálková forma chromatinu (10-nm vlákno) 30-nm vlákno Rozvinutý úsek chromosomu Kondenzovaný úsek chromosomu Úplný mitotický chromosom 30 nm 300 nm 700 nm 1400 nm 2 nm

22

23 Transkripce (od DNA k RNA)

24 Transkripce a translace Jestliže buňka potřebuje nějaký konkrétní protein, je nukleotidová sekvence v patřičné oblasti v chromosomu nejprve zkopírována do mRNA. Tato RNA je využívána jako templát (předloha, matrice) pro tvorbu proteinů. DNAmRNA transkripcetranslace Protein

25 Transkripce: gen se přepisuje do RNA začíná rozvolňováním krátkého úseku DNA jeden z řetězců DNA slouží jako templát pro syntézu RNA transkripce DNA mRNA Dvoušroubovice DNA Transkripce - úvod

26 Komplementarita bází

27 3'-konec 5'-konec A GC U TA Templátový Řetězec (DNA) Nově syntetizovaný Řetězec (RNA) 5' 3' 5' A GC U TA 3' Templátový Řetězec (DNA) Nově syntetizovaný Řetězec (RNA) 5' Fosfodiesterová vazba 3' Syntéza RNA

28 ATP GTP

29 Dvoušroubovice DNA Templát Transkript (mRNA) Ribonukleosidtrifosfáty Směr transkripce Vznik transkriptu Transkript - řetězec RNA vznikající transkripcí. Dochází k obnovení dvoušroubovicové struktury DNA a vytěsnění vlákna RNA – molekuly RNA jsou jednovláknové.

30 RNA-polymerasa Pro syntézu RNA je využívána energie vznikající hydrolýzou ribonukleosidtrifosfátu (ATP, UTP, GTP a CTP). Vznik fosfodiesterové vazby RNA je syntetizována ve směru 5' → 3'. 5' 3' katalyzuje připojování nukleotidů na 3'-konec rostoucího řetězce RNA za vzniku fosfodiesterové vazby mezi 3'-OH skupinou řetězce a 5'-fosfátovou skupinou přidávaného nukleotidu.

31 Rozvíjecí místo Templát pro syntézu RNA Ribonukleosidtrifosfáty RNA-polymerasa

32 Templát Transkript Ribonukleosidtrifosfát Spustit animaci Transkripce 5' 3' 5' 3' 5'

33 Posttranskripční úpravy RNA u eukaryot Transkripcí vzniká nejprve primární transkript (Pre-mRNA) neboli heterogenní jaderná RNA (hnRNA) Ta se před opuštěním z jádra dále upravuje (podléhá posttranskripčním úpravám). Upravená mRNA je transportována do cytoplasmy a na ribosomech je překládána na proteiny (translace). transkripce Protein DNA (v jádře) Pre-mRNA (v jádře) Posttranskripční úpravy mRNA (vznik v jádře, transport do cytoplasmy) translace

34 Exony a introny Eukaryotní DNA obsahuje: kódující sekvence (tzv. exony) nekódující sekvence (tzv. introny) Sestřih (RNA splicing): Introny z Pre-mRNA jsou odstraňovány „sestřihovými“ enzymy exony jsou spojeny dohromady Exony Introny mRNA 1. Přiblížení obou konců intronů 2. Odštěpení intronů a spojení exonů

35 Translace (od RNA k proteinu)

36 Genetický kód a kodon Z funkční mRNA je informace použita pro syntézu proteinu. Genetický kód: pravidla, kterými se řídí přenos z DNA do aminokyselinové sekvence (prostřednictvím mRNA). Sekvence nukleotidů mRNA je čtena po trojicích – po kodonech. A U G U U G C A C A G U C C G A G A U U G U G C A A C C C G G U A A G A kodon mRNA V genetickém kódu platí konvence, že 5'-konec mRNA je zapisován vlevo! 5' 3'

37 Dohromady lze vytvořit 64 (4 3 ) kombinací trojic nukleotidů: některé aminokyselině přísluší i několik tripletů (např. CCU, CCA, CCG, CCC je pro prolin) jednomu tripletu přísluší nanejvýš jedna aminokyselina. Genetický kód je téměř univerzální pro všechny organismy. Genetický kód A U G U U G C A C A G U C C G A G A U U G U G C A A C C C G G U A A G A kodon mRNA 5' 3'

38 V principu může být mRNA překládána ve všech třech čtecích rámcích podle toho, u kterého nukleotidu translace začne. Avšak jen v jednom čtecím rámci vzniká požadovaný protein. A U G U U G C A C A G U C C G A G A A U G U U G C A C A G U C C G A G A 5' 3' 5' 3' 5' 3' A U G U U G C A C A G U C C G A G A mRNA A C A Thr Gln Ser Val Lys Ala Stop kodon Leu Ser ArgPro Cys Gln Gly Leu Genetický kód

39

40 tRNA Kodony v mRNA nerozpoznávají přímo aminokyseliny, které specifikují. Translace mRNA do proteinu závisí na tRNA, která se spáruje s kodonem v mRNA. Na tRNA je navázána aminokyselina (aminoacyl-tRNA). Touto částí váže příslušné aminokyseliny Touto částí se páruje s kodonem v mRNA

41

42 Antikodon jsou tři nukleotidy komplementární ke kodonu v mRNA Na 3'-konec (vždy končí sekvencí CCA) je navázána aminokyselina Aminoacyl-tRNA

43 přibližně 80 nukleotidů dlouhé Struktura jetelového listu Skutečný L-tvar tRNA Struktura aminoacyl-tRNA

44 Aminoacyl-tRNA-synthetasa - enzym, rozpozná a připojí správnou aminokyselinu k tRNA Aminoacyl-tRNA-synthetasa ACC Aminokyselina (Tryptofan) tRNA Kodon pro tryptofan je UGG – antikodon je ACC

45 Reakce katalyzovaná aminoacyl-tRNA-synthetasou vyžaduje dodání energie hydrolýzou ATP. ACC Aminoacyl-tRNA-synthetasa Aminokyselina (Tryptofan) ACC ATP AMP + 2P i Vazba aminokyseliny k tRNA tRNA Aminoacyl-tRNA-synthetasa

46 Při této reakci vzniká vysokoenergetická vazba mezi tRNA a AMK. Energie je využita pro tvorbu kovalentní vazby mezi rostoucím polypeptidovým řetězcem a nově navázanou aminokyselinou. ACC Aminoacyl-tRNA-synthetasa ACC ATP AMP + 2P i Vazba aminokyseliny k tRNA Makroergická vazba Aminokyselina (Tryptofan) ACC UGG Vazba kodonu k antikodonu Párování bází mRNA 5'5' 3'3' tRNA Aminoacyl-tRNA-synthetasa

47 Malá podjednotka zodpovídá za nasednutí tRNA na kodon mRNA. Velká podjednotka katalyzuje vznik peptidové vazby mezi aminokyselinou a polypeptidovým řetězcem. Translace probíhá na ribosomech E-místo P-místoA-místo Velká ribosomální jednotka Malá ribosomální jednotka P A E Vazebné místo pro mRNA Ribosom se pohybuje podél mRNA, překládá sekvenci mRNA do aminokyselinové sekvence za použití tRNA.

48 Začátek na iniciačním kodonu AUG Pro iniciaci je třeba iniciační tRNA, s navázaným methioninem (u bakterií formyl-methionin). iniciační tRNA s Met U eukaryot: iniciační tRNA je připojená k malé ribosomální jednotce. Malá ribosomální podjednotka mRNA 5' 3' Iniciace translace Met AUG

49 Met AUG mRNA 5' 3' malá podjednotka se váže na 5'-konec mRNA pohybuje se ve směru 5' → 3' a hledá kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA. Iniciace translace

50 E P A E P A Met AUG Po rozpoznání iniciačního kodonu se připojí velká ribosomální podjednotka. AUG Iniciační tRNA se váže do P-místa, prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé tRNA s aminokyselinou do A-místa. mRNA 5' 3' Velká ribosomální podjednotka Iniciace translace malá podjednotka se váže na 5'-konec mRNA pohybuje se ve směru 5' → 3' a hledá kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA.

51 E P A Met AUG mRNA 5' 3' aa 2 Po rozpoznání iniciačního kodonu se připojí velká ribosomální podjednotka. Iniciační tRNA se váže do P-místa, prodlužování řetězce může ihned začít navázáním druhé tRNA s aminokyselinou do A-místa. Iniciace translace malá podjednotka se váže na 5'-konec mRNA pohybuje se ve směru 5' → 3' a hledá kodon AUG, který je rozpoznán antikodonem iniciační tRNA.

52 EPA 5' 3' mRNA AUG Metaa 2 V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou (aa 2 ). Iniciace translace

53 V dalším kroku dochází ke vzniku peptidové vazby mezi methioninem a přicházející aminokyselinou (aa 2 ). Ribosom se posune o 3 nukleotidy podél mRNA. EPA 5' 3' mRNA AUG Met aa 2 Iniciace translace tRNA bez navázané aminokyseliny se uvolní z E-místa a tRNA z A-místa se přenese do P-místa.

54 EPA 5' 3' Neustále opakován tříkrokový cyklus: První krok: aminoacyl-tRNA je navázána do A-místa. aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 mRNA aa 4 Elongace translace

55 EPA 5' 3' mRNA aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 4 Elongace translace Neustále opakován tříkrokový cyklus: První krok: aminoacyl-tRNA je navázána do A-místa. Druhý krok: vznik peptidové vazby.

56 EPA 5' 3' mRNA aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 4 Elongace translace Neustále opakován tříkrokový cyklus: První krok Druhý krok Třetí krok - aminoacyl-tRNA je navázána do A-místa. - vznik peptidové vazby. - ribosom se posune o 3 nukleotidy. - tRNA bez navázané AMK se uvolní z E- místa. - tRNA z A-místa se přenese do P-místa.

57 EPA 5' 3' mRNA aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 4 aa 5 Elongace translace První krok Druhý krok Třetí krok - ribosom se posune o 3 nukleotidy. - tRNA bez navázané AMK se uvolní z E- místa. - tRNA z A-místa se přenese do P-místa. - aminoacyl-tRNA je navázána do A-místa. - vznik peptidové vazby.

58 mRNA je překládána ve směru 5' → 3' nejprve vzniká N-konec proteinu (polypeptidový řetězec roste směrem od N-konce k C-konci). Celý cyklus všech tří kroků je opakován dokud ribosom nenarazí na stop-kodon. Elongace translace

59 EPA aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 Konec proteinu je signalizován přítomností stop kodonu (UAA, UAG nebo UGA). 5' 3' mRNA UAA do A-místa se váže uvolňovací faktor místo AMK se váže molekula vody uvolní se C-konec polypeptidového řetězce z tRNA v P-místě Uvolňovací faktor Terminace translace

60 EPA 3' mRNA 5' H2OH2O Protein se uvolňuje do cytoplasmy. UAA NH 2 aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 NH 2 aa 5 aa 4 aa 3 aa 2 aa 1 COOH Terminace translace Konec proteinu je signalizován přítomností stop kodonu (UAA, UAG nebo UGA). do A-místa se váže uvolňovací faktor místo AMK se váže molekula vody uvolní se C-konec polypeptidového řetězce z tRNA v P-místě

61 E P A 3' mRNA 5' UAA mRNA se odpojí od ribosomu dojde k disociaci obou podjednotek ribosomu Terminace translace

62 Videa bunky/exprese-genu-videahttp://www.biomach.cz/biologie- bunky/exprese-genu-videa Introduction to proteinsynthesis Transcription Translation

63 Použitá literatura ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, Obrázky: Milada Teplá (v MS powerpoint, Adobe flash)


Stáhnout ppt "Nukleové kyseliny Opakování. deoxyribonukleová (DNA) ribonukleová (RNA) Typy nukleových kyselin v buněčném jádře v cytoplasmě a v jadérku."

Podobné prezentace


Reklamy Google