Genetický kód – replikace Mgr. Jaroslav Najbert

Označení vzdělávacího materiálu Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Adresa školy Sokolovská 1638 IČO 620 330 26 Operační program Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Registrační číslo CZ.1.07/1.1.28/01.0050 Označení vzdělávacího materiálu K_INOVACE_1.CH.32 Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Chemie Tematický okruh Nukleové kyseliny Zhotoveno září Ročník Vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium (RVP – G) Anotace Materiál je určen jako studijní v předmětu biochemie, který integruje vzdělávací obory biologie a chemie. Je zaměřen na význam DNA pro metabolické děje v buňce. Předpokládá zvládnutí učiva buněčné biologie vzdělávacího oboru biologie.

Replikace DNA Replikace DNA - tvorba kopií molekuly DNA, genetická informace se z jedné molekuly přenáší do jiné molekuly stejného typu Jaderná DNA – replikace probíhá v S fázi buněčného cyklu, dochází ke zdvojení chromozomů (buňka tetraploidní) Mimojaderná DNA – nesouvisí s buněčným cyklem DNA prokaryot – nesouvisí s buněčným cyklem Struktura DNA : P P P C C B B

Replikace jaderné DNA DNA uložena v chromozomech, spolu s bazickými bílkovinami (histony) vytváří chromatin. Základní struktura DNA je dvojitá šroubovice, tvořená antiparalerními vlákny ve směru 5´- 3´ Replikace semikonzervativní – nová molekula složena z jednoho původního vlákna (matrice, templát), ke kterému je syntetizováno nové vlákno (replika).

Replikace DNA - Iniciace Replikace zahájena v místě, označovaném jako replikační počátek (jeden až několik tisíc). Tvorba nového vlákna zahájena přiřazením krátkého úseku RNA (primer, později nahrazen DNA), který je vytvořen enzymem RNA – polymeráza (primáza) Vytváří se replikační vidlice – templátové řetězce oddáleny pomocí enzymů (helikázy), oddálení zachováno bílkovinami SSB (SSBP z single strand binding protein)

Replikace DNA - Iniciace 3´ 5´ TT TT 3´ 5´

Replikace DNA - Iniciace Oddálením se původní dvoušroubovice „utahuje“ – enzymy topoizomerázy schopny jedno z vláken rozstřihnout a následně znovu připojit http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Soubor:Replication _fork.svg&page=1 Za iniciačním místem mohou fungovat DNA polymerázy (DNA dependentní DNA polymerázy –jako templát využívají DNA) – přiřazují deoxyribonukleotidy.

Replikace DNA - Elongace http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Soubor:DNA_polymerase.svg&page=1 Tvorba komplementárního řetězce probíhá pouze ve směru 5´- 3´. Templatové vlákno 5´-3´(vedoucí řetězec leading strand) doplňováno standardně replikou 5´- 3´ Templátové vlákno 3´- 5´(opožďující se řetězec lagging strand ) – replika by musela být 3´- 5´, proto DNA replikována z více míst – Okazakiho fragmenty (100 – 200 nukleotidů). Tvorba každého Okazakiho fragmentu zahájena primerem, následně primer vystřihnut, doplněny DNA bázemi a časti DNA spojeny http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Soubor:DNA_replication_blank.svg&page=1

Replikace DNA - terminace Enzymatické komplexy neschopny replikovat koncové části chromozomů – telomery – při replikaci dochází ke zkracování chromozomů(význam pro počet dělení buněk při mitózách) Při tvorbě pohlavních buněk (meióza) – zpětně dosyntetizovány pomocí enzymu telomeráza http://www.youtube.com/watch?v=vNXFk_d6y80&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=J2BzrA5IWtY&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0 http://www.youtube.com/watch?v=Kzgnl5-8WAk&feature=related Telomery jsou koncové úseky chromozomů. Stabilizují chromozom. Obsahují několik desítek opakujících se bází TTAGGG. Jejich syntéza telomerázou tak není problematická. Úloha telomer a telomerázy v procesu stárnutí buňky je vzhledem k novým objevům přehodnocována.

Procvičení Pořadí bází v původní molekule DNA je A-T,C-G,T-A,T-A,C-G,T-A Určete pořadí bází v primeru pro obě replikovaná vlákna. Pořadí bází v původní molekule DNA je A-T,C-G,T-A,T-A,C-G,T-A Určete pořadí bází pro nové molekuly DNA. Vysvětli úlohu primeru, helikáz, DNA polymeráz Proč využívá buňka při replikaci Okazakiho fragmenty?

Zdroje a použitá literatura 1. Replikace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-, 31. 10. 2012 v 20:11. [cit. 2012-11-11]. 2. Jozef NOSEK, L´ubomír Tomáška. Alternatívne stratégie replikácie telomér I. In: [online]. [cit. 2012-11-11]. Dostupné z: http://www.vesmir.cz/clanky/clanek/id/4651 3. JAN MUSIL. Biochemie v obrazech a schématech. II., zcela přepracované vydání. Praha: Avicenum, 1990. 4. Fotografie a vzorce z vlastní databáze autora. Vytvořeny programy ACD FREE 12, Snagit 5. MURRAY, Robert K. <i>Harperova biochemie</i>. 23. vyd. Jinočany: H H, 2002, ix, [3], 872 s. ISBN 80-731-9013-3.