NÁZEV ŠKOLY: ČÍSLO PROJEKTU: NÁZEV MATERIÁLU: TÉMA SADY: ROČNÍK: GYMNÁZIUM JOSEFA JUNGMANNA, LITOMĚŘICE, Svojsíkova 1, příspěvková organizace ČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/1.5.00/34.1082 NÁZEV MATERIÁLU: VY_32_INOVACE_1C_04_Replikace DNA TÉMA SADY: Genetika I. ROČNÍK: 4.ročník, oktáva DATUM VZNIKU: září 2013 AUTOR: Markéta Fialová

ANOTACE prezentace je určena pro výuku genetiky v hodinách biologie a biologického semináře ve 3. a 4.ročníku gymnázia (a odpovídajících ročnících víceletého gymnázia) v této prezentaci se s využitím znalostí struktury DNA studenti seznámí s procesem replikace DNA, jedním z prvních kroků, nutných pro přenos genetické informace závěr prezentace je doplněn krátkým opakováním klíčová slova: replikace, deoxynukleosidtrifosfáty, matrice, mateřská a dceřinná DNA,DNA- polymeráza, DNA- ligáza, paralelní a antiparalelní vlákna, semikonzervativní proces, Okazakiho fragmenty, lokus ori, replikon

REPLIKACE DNA

REPLIKACE (syntéza DNA)‏ dochází ke zdvojení DNA než začne, probíhají reparační procesy v G1-fázi buněčného cyklu současně se tvoří velké množství deoxynukleosidtrifosfátů (dNTP) → dATP, dGTP, dCTP, dTTP → základní kameny polynukleotidového řetězce každá dceřinná molekula je tvořena dvěma vlákny rozdílného původu: jedno je původní vlákno mateřské molekuly, druhé se nově vytváří → mateřská DNA je matricí k syntéze nových řetězců

Průběh replikace replikace začíná oddálením vláken mateřské DNA → obě vlákna slouží jako matrice = templáty pro vlákna nová ke každému nukleotidu mateřského vlákna se přiřadí na základě komplementarity bází nový nukleotid → následným spojením nukleotidů vzniká nový polynukleotidový řetězec vznik nových vláken katalyzuje enzym DNA- polymeráza proces replikace je semikonzervativní (dvojšroubovice je tvořena jedním vláknem původním a jedním nově vytvořeným)‏

do nového řetězce je zařazen dNMP (deoxynukleosidmonofosfát), vznikající štěpením (hydrolýzou) dNTP syntéza DNA probíhá pouze v jednom směru DNA-polymerázy připojují nový nukleotid pouze k 3´-OH skupině deoxyribózy (nikdy k OH-skupině na 5´-konci)‏ syntéza nového řetězce probíhá pouze ve směru 5´→3´ (5´konec je vždy vpředu)‏

ALE! mateřská vlákna jsou antiparalelní na jednom m. v., které je orientováno ve směru 3´→5´probíhá syntéza nového řetězce kontinuálně → nové nukleotidy (nového vlákna ) se řadí ve směru 5´→3´; tento řetězec se označuje jako vedoucí na druhém m.v., které je orientováno ve směru opačném, 5´→3´,je replikace pomalejší →komplementární řetězec se vytváří diskontinuálně, po malých úsecích, zpočátku oddělených = Okazakiho fragmenty → každý z fragmentů vzniká ve směru 5´→3´vždy po rozpletení určitého úseku dvoušroubovice → fragmenty jsou poté pospojovány prostřednictvím enzymů - DNA-ligázy

Semidiskontinuální syntéza DNA; na mateřském vlákně 3´-5´probíhá syntéza kontinuálně, na opačném mateřském vlákně 5´-3´vznikají Okazakiho fragmenty

Počátek replikace u prokaryotických organismů existuje zpravidla jedno místo = replikační počátek = lokus ori → odtud syntéza DNA postupuje oběma směry po celém obvodu kružnicové molekuly u eukaryotických organismů je genom rozdělen na větší počet současně se replikujících jednotek = replikony, z nichž každý má svůj replikační počátek

OPAKOVÁNÍ Jak se nazývají základní stavební kameny polynukleotidového řetězce? Jakého původu jsou vlákna každé nové dceřinné molekuly DNA? Co slouží jako templáty (matrice) pro nově se tvořící vlákna DNA? Proč je proces replikace DNA semikonzervativní? V jakém směru probíhá syntéza nového vlákna DNA? Vysvětlete. Popište, jak se tvoří Okazakiho fragmenty. Jaký proces katalyzuje enzym DNA-ligáza? Vysvětlete pojem: lokus ori. Vysvětlete pojem: replikon. Jaký úkol má při replikaci enzym DNA- polymeráza?

ZDROJE KOČÁREK, Eduard. Genetika. Praha: Scientia, 2008, ISBN 978-80-86960-36-4. VACÍK, Jiří a kol. Přehled středoškolské chemie. Praha: SPN, 1999, ISBN 80-7235-108-7.

OBRAZOVÝ MATERIÁL Str.6- MADPRIME. wikimedia.org [online]. [cit. 14.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_replication_ split.svg?uselang=cs Str.10- USER:DAEDALUS. wikimedia.org [online]. [cit. 14.9.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dnareplication- no-text.png?uselang=cs