Základy molekulární genetiky

Bílkoviny Makromolekuly složené z aminokyselin jedna molekula bílkoviny tvořena obvykle stovkami aminokyselin v živých organismech tvoří bílkoviny 20 různých typů aminokyselin vlastnosti bílkoviny jsou dány pořadím aminokyselin, pořadí aminokyselin je zakódováno v DNA bílkovina tvoří složitou prostorovou strukturu v každém organismu mnoho různých bílkovin (bakterie: několik stovek – tisíc, eukaryota: tisíce – desítky tisíc, člověk kolem půl miliónu)

Aminokyseliny

Sekundární struktura bílkoviny

Tvar molekul bílkovin

Funkce bílkovin v živých organismech enzymy = biokatalyzátory – umožňují a regulují chemické reakce v buňkách stavební – stavební součástí buněk a mezibuněčné hmoty receptory – zachycení a rozpoznání signálů signální molekuly – na povrchu buňky, některé hormony přenašeče a transportní bílkoviny – na membránách, uvnitř buňky, v krvi apod. pohyb – pohyb uvnitř buňky, bičíky, svaly zásobní – semena rostlin, vejce, mléko protilátky – imunitní systém …

Enzym

Bílkoviny v plazmatické membráně přenašečespojovací bílkoviny receptoryenzymy

Nukleové kyseliny Makromolekuly, základní podjednotka je nukleotid Nukleotid má tři části: cukr – ribóza (RNA) nebo deoxyribóza (DNA) fosfát (zbytek kyseliny fosforečné) báze –v RNA 4 typy bází: adenin (A), guanin (G) cytosin (C), uracil (U) –V DNA 4 typy bází: adenin (A), guanin (G) cytosin (C), thymin (T) Model řetězce – cukr – P – cukr – P – cukr – P – cukr – P – cukr – I I I I I B B B B B

DNA Tvořena dvoušroubovicí,ta je uspořádána na základě komplementarity bází A – T C – G Význam DNA nese genetickou informaci = pořadí bází na DNA je předlohou pro pořadí aminokyselin v bílkovinách vznikajících v buňce zajišťuje dědičnost = z jedné molekuly DNA se před rozdělením buňky vytvoří dvě přesné shodné kopie, každá z nich jde do nové buňky

Nukleotid – základní jednotka nukleových kyselin Stavba DNA Nukleové kyseliny

Replikace DNA – tvorba dvou shodných kopií z jedné původní molekuly DNA

Replikace DNA – tvorba dvou shodných kopií z jedné původní molekuly DNA

RNA několik typů, každý z nich zajišťuje jinou funkci vznikají podle předlohy DNA (transkripce) společně se podílejí na zajištění a řízení tvorby bílkovin v buňce 3. základní typy: rRNA (ribozomální), mRNA (mediátorová = messenger), tRNA (transferová) zvláštní postavení má virová RNA, která tvoří genetickou informaci u některých virů (např. chřipka, HIV)

Transkripce – vytvoření molekuly RNA podle předlohy DNA na základě komplementarity bází Komplementarita DNA – RNA:A – U G – C C – G T – A

Transkripce – vytvoření molekuly RNA podle předlohy DNA na základě komplementarity bází

Vznik mRNA u eukaryot a prokaryot

Translace vytvoření molekuly bílkoviny podle předlohy mRNA na základě genetického kódu – triplety (trojice) bází na mRNA = kodóny probíhá na ribozomu tRNA přinášejí na ribozom jednotlivé aminokyseliny každá tRNA je specifická pro danou aminokyselinu, na opačném konci molekuly tRNA je speciální trojice bází (antikodón), která je komplementární ke kodónu pro danou aminokyselinu na ribozomu se připojí antikodón tRNA na kodón mRNA, přinesená aminokyselina se začlení do vznikajícího řetězce bílkoviny

Ribozom tvořen rRNA a bílkovinami vytvářejí se zde bílkoviny podle informace přinesené mRNA molekuly tRNA přinášejí jednotlivé aminokyseliny, které se postupně zapojují do vznikající molekuly bílkoviny

tRNA

tRNA + aminokyselina

Tabulka genetického kódu (trojice bází na mRNA - kodóny)

Začátek translace

zařazení 4. aminokyselinyzařazení 5. aminokyseliny

Ukončení translace (červeně - ukončovací faktor) UAG - STOP kodón - nekóduje žádnou aminokyselinu

Uspořádání DNA v eukaryotní buňce Volná DNA Chromatin Kondenzované Chromozomy

Obrázky převzaty z anglického a českého vydání knihy Alberts: Essential Cell Biology. Garland Publishing. New York 1998 Alberts: Základy buněčné biologie. Espero publishong. Ústí nad Labem.