Střední zdravotnická škola, Národní svobody 420 397 11 Písek, příspěvková organizace Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0580 Číslo DUM: VY_32_INOVACE_MOTYCKOVA_03 Tematická oblast: Biologie - genetika Cílová skupina žáci školy Téma: Genetika prokaryotní buňky Anotace: Genetika prokaryotní buňky, replikace, transkripce, translace Autor: PaedDr. Erika Motyčková Datum vytvoření: 29.12.2012

Genetika prokaryotní buňky Strategie Prokaryot = bakterie, archea   Jsou jednoduché Malé - desetiny až desítky mikrometrů Reprodukce je nepohlavní Přizpůsobení je odkázáno na spontánní mutace předávání plazmidů rekombinace cizorodé DNA Rychlé množení - jeden cyklus trvá 20 minut

Stavba prokaryotní buňky Buňka ohraničena buněčnou stěnou, semipermeabilní membránou Minimum organel = nemembránové Nukleoid = kruhová DNA - není jádrem = bakteriální chromozom Ribosomy uloženy volně v cytoplazmě, jsou menší než u eukaryot Plazmidy = úseky DNA, v případě potřeby se včleňují do chromozomu = nejsou pro buňku nepostradatelné = mohou nést gen pro odolnost vůči antibiotikům Neobsahuje cytoskelet

Stavba prokaryotní buňky

Plazmidy Kruhové molekuly DNA v cytoplazmě bakterií Jejich až 50 kopií Plazmid nese 1 nebo více genů Replikují se nezávisle na hlavním chromozomu Do jejich struktury se lehce začleňují i vyčleňují jiné geny Mohou se začlenit i do hlavního chromosomu Obsahují geny podmiňující rezistenci bakterií vůči antibiotikům Obsahují geny podmiňující patogenitu bakerií manipulaci s geny plazmidů zkoumá genové inženýrství

Genetika prokaryotické buňky DNA = v cytoplazmě - genetická informace Chromozom jen jeden kruhový - neobsahuje histony, připevněn k cytoplazmatické membráně Na chromozomu leží za sebou geny Počet genů 6 - 8 000 Ribosomy - probíhá na nich syntéza bílkovin Nejaderná DNA = plazmid = nejsou pro buňku nepostradatelné = mohou nést gen pro odolnost vůči antibiotikům !  

Charakteristika prokaryotického genu Je v jedinci vyjádřen jednou alelou = haploidie Neobsahuje introny Je součástí operonu Není vázán na histony Není přeáván do dceřinných buněk

Gen Úsek DNA Označujeme jej za vlohu nesoucí určitou vlastnost Určuje pořadí AK v bílkovině Určuje pořadí nukleotidů v RNA Gen má své přesné místo na chromozom

Pojmy Replikace DNA = zdvojení = přenos genu z mateřské buňky na dceřinou Exprese genu = realizace genetické informace do fenotypového znaku organismu  transkripcí a translací Transkripce = přepis genu z DNA do m RNA - připojení k ribosomu Translace genu = překlad genetické informace z pořadí nukleotidů m RNA do pořadí AK v polypeptidickém řetězci

Transkripce genové informace prokaryotní buňky Transkripce = syntéza RNA = přepis DNA na RNA Syntézu RNA katalyzuje enzym RNA polymeráza

Funkce RNA polymerázy a) spouští tvorbu ( elongaci ) RNA řetězce = párování nukleotidů b)Připojí se na promotor DNA a začne transkriptovat určitý gen spouští syntézu tří typů RNA = mRNA, tRNA, rRNA replikovaný řetězec RNA obsahuje jen exony = kódující sekvence genu, neobsahuje introny introny = úsek genun nenese genetickou informaci  

Regulace proteosyntézy Informace na DNA je rozdělena na úseky - geny   3 typy genů strukturní - podle nich se tvoří bílkoviny (proteosyntéza) regulátorové - regulace transkripce - řídí strukturní geny operátové geny - řídí syntézu r RNA, t RNA

Operon = úsek DNA , funguje jako jeden celek = promotor + operátor + strukurní geny + teminátor

Části operonu promotor = začátek operonu, na něj se připojuje RNA polymeráza operátor = místo pokud se naváže represor, zabránění přepisu strukturní geny = následují po operátoru, podle nich se vytváří bílkovina terminátor = místo, kde končí přepis, odpojuje se zde RNA - polymeráza

Průběh regulace proteosyntézy naváže - li se represor na operátor, je zablokována transkripce  netvoří se enzymy = represe pokud buňka potřebuje tvořit enzymy, induktor se naváže na represor, uvolní se operátor  regulační gen zahájí transkripci ( RNA polymeráza se napojí na promotor - syntéza RNA - translace - řazení nukleotidů -tvorba bílkovin - terminace - odpojení RNA polymerázy + bíkoviny ) strukturní geny tvoří enzymy =přeměňují substrát = laktózu na produkt produkt - funguje jako korepresor  uzavření operonu = indukce syntézy enzymů

Proteosyntéza bakterie Escherichia coli V jejím chromozomu je známo několik řad genů nazývaných operony Operon = promotor + operační gen + strukturní gen Promotor = zahajuje syntézu m RNA ( transkripci ) K promotoru se váže RNA polymeráza  oddělení vláken DNA Operon se přepisuje do m RNA, řízen Regulačním genem

Proteosyntéza bakterie Escherichia coli Regulační gen zahajuje přepis operonu do m RNA podle přítomnosti Induktoru a represoru Induktor = substrát, je přeměněn enzymy operonu na produkt Molekuly produktu působí jako korepresor Regulační gen řídí produkci represoru Represor se váže na operační gen a operon je uzavřený

Proteosyntéza bakterie Escherichia coli Když je přítomen induktor ( substrát = laktóza ), represor se váže na induktor Operační gen je volný, otevřený Strukturní geny produkují enzymy, které přeměňují molekuly substrátu Jakmile je substrát přeměněn na produkt, dochází k uzavření operonu = indukce syntézy enzymů  

Zdroje :   HANČOVÁ, Hana. Biologie v kostce I: Obecná biologie, mikrobiologie, botanika, mykologie, ekologie, genetika. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1997, 112 s. ISBN 80-720-0059-4. NEČÁSEK, Jan a Ivo CETL. Genetika. Praha, 1979. JELÍNEK, Jan a Vladimír ZICHÁČEK. Biologie pro gymnázia: (teoretická a praktická část). 9. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2007, 575 s., [92] s. barev. obr. příl. ISBN 978-80-7182-213-4. ŠMARDA, Jan. Biologie pro psychology a pedagogy. Vyd. 2. Praha: Portál, 2007, 420 s. ISBN 978-80-7367-343-7. Nový přehled biologie. 1. vyd. Praha: Scientia, 2003, xxii, 797 s. ISBN 80-718-3268-5. Genetika. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2013 [cit. 2013-06-09]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Genetika