Nově syntetizovaný řetězec DNA Replikace DNA dává vznik dvěma novým vláknům. Obr. 1. Replikace – schéma Templát (matrice) A T G C A T G C A T G C Obsah Nově syntetizovaný řetězec DNA

Replikační počátky a replikační vidličky Celý proces replikace začínají iniciační proteiny v místech, které se nazývají replikační počátky. dvoušroubovice DNA Replikační počátek Replikační počátky se v průběhu replikace zvětšují za vzniku tzv. replikačních vidliček. Lidský genom, který má přibližně 3x109 deoxynukleotidů, má zhruba 10 000 replikačních počátků. Jejich velký počet umožňuje lidské buňce zreplikovat veškerou DNA během relativně krátké doby. Replikační vidlička Obsah

Obr. 2. Replikační vidlička Replikační vidličky V replikačních vidličkách jsou navázány proteiny replikačního aparátu, které se pohybují ve směru replikace a rozvíjejí dvoušroubovicovou strukturu za současné syntézy nového řetězce. Na snímku je vytvořená animace znázorňující rozpletení dvoušroubovicové struktury. Obr. 2. Replikační vidlička Obsah

Obr. 3. Obousměrná replikace Replikační vidličky V jednom replikačním počátku se vytvoří dvě replikační vidličky, které se pohybují směrem od sebe, a proto je tato replikace nazývána obousměrná. Replikační vidlička Směr replikace Směr replikace Začátek replikace Obr. 3. Obousměrná replikace Obsah

Asymetričnost replikační vidličky DNA-polymerasa je schopna syntetizovat nové vlákno pouze prodlužováním 3'-konce DNA. V replikační vidličce nastává problém, protože původní dvoušroubovice se skládá ze dvou antiparalelních řetězců (je asymetrická). 5' Snímky č. 10 – 14 týkající se asymetričnosti replikační vidličky je možné z učiva středoškolské biochemie vynechat. Obrázek znázorňuje antiparalelnost dvouřetězcové DNA. 3' 3' 5' Obsah Obr. 6. Antiparalelní řetězce DNA

Asymetričnost replikační vidličky Jeden nový řetězec je v replikační vidličce syntetizována podle templátu ve směru 3'→ 5'. (Vzniká 5'→ 3' řetězec) Druhý nový řetězec je v replikační vidličce syntetizován podle templátu ve směru 5'→ 3'. 3' Vedoucí řetězec 5' 5' 3' Snímky č. 10 – 14 týkající se asymetričnosti replikační vidličky je možné z učiva středoškolské biochemie vynechat. Pomocí šipek je znázorněn průběh procesu replikace. Obr. 7. Směry replikace 5' 3' 3' Váznoucí řetězec Obsah 5'

DNA-polymerasa 3' 5' Vedoucí řetězec 5' 3' 3' Spustit animaci 5' Vedoucí řetězec 5' 3' 3' Animaci spustíte kliknutím na tlačítko „Spustit animaci“. Deoxynukleosidtrifosfáty (na obrázku znázorněny zeleně) jsou pomocí enzymu DNA-polymerasy připojovány k vedoucímu řetězci (znázorněn oranžově). Deoxynukleosidtrifosfáty (dATP, dGTP, dTTP a dCTP) Enzym: DNA-polymerasa III Obsah 5' Obr. 5. Replikace na vedoucím řetězci

Obr. 9. Replikace na váznoucím řetězci (1. část) Primasa 3' Vedoucí řetězec Spustit animaci 1. Primasa 2. DNA-polymerasa III 5' 5' 3' Snímky č. 16 – 17 týkající se asymetričnosti replikační vidličky je možné z učiva středoškolské biochemie vynechat. Animace se spustí po kliknutí na tlačítko „Spustit animaci“. Animace zobrazuje replikaci na váznoucím řetězci. Enzym primasa nejprve nasyntetizuje krátké úseky RNA (přibližně 10 nukleotidů dlouhé), poté enzym DNA-polymerasa III připojuje k těmto primerům správné deoxynukleosidtrifosfáty (dATP, dCTP, dGTP a dTTP). Pro syntézu vedoucího řetězce je třeba pouze jeden primer, kdežto syntéza váznoucího řetězce vyžaduje neustále tvorbu RNA-primerů. Okazakiho fragmenty 3' Váznoucí řetězec 5' Obsah Obr. 9. Replikace na váznoucím řetězci (1. část)

Replikace je proces semikonzervativní 5' 3' 3' 5' Replikace DNA je semikonzervativní, protože výsledkem replikace jsou dvě dceřinné dvoušroubovice, z nichž každá má jedno vlákno původní (mateřské – znázorněno oranžově) a jedno nově nasyntetizované (znázorněno modře a zeleně). 3' 5' 5' 3' Obsah Obr. 13. Dceřinná vlákna DNA

Replikace na vedoucím řetězci 3' Spustit animaci 5' Vedoucí řetězec 5' 3' 3' Animace se spustí po kliknutí na tlačítko „Spustit animaci“. Animace znázorňuje připojování deoxynukleosidtrifosfátu k vedoucímu řetězci. Enzym katalyzující tuto reakci se nazývá DNA-polymerasa III. Deoxynukleosidtrifosfáty (dATP, dGTP, dTTP a dCTP) Enzym: DNA-polymerasa III Obsah

Replikace na váznoucím řetězci (1. část) 3' Vedoucí řetězec Spustit animaci 1. Primasa 2. DNA-polymerasa III 5' 5' 3' Animace se spustí po kliknutí na tlačítko „Spustit animaci“. Animace zobrazuje replikaci na váznoucím řetězci. Enzym primasa nejprve nasyntetizuje krátké úseky RNA (přibližně 10 nukleotidů dlouhé), poté enzym DNA-polymerasa III připojuje k těmto primerům správné deoxynukleosidtrifosfáty (dATP, dCTP, dGTP a dTTP). Pro syntézu vedoucího řetězce je třeba pouze jeden primer, kdežto syntéza váznoucího řetězce vyžaduje neustále tvorbu RNA-primerů. Okazakiho fragmenty 3' Váznoucí řetězec Obsah 5'

Replikace na váznoucím řetězci (2. část) 3' Vedoucí řetězec Spustit animaci 1. DNA-polymerasa I (exonukleasová funkce) 5' 2. DNA-polymerasa I 5' 3' 3. DNA-ligasa Animace se spustí po kliknutí na tlačítko „Spustit animaci“. DNA-polymerasa I (exonukleasová funkce) odstraňuje RNA-primery (na snímku jsou RNA-primery znázorněny fialově). DNA-polymerasa I tyto primery nahradí DNA. DNA-ligasa spojí 5'-fosfátový konec prvního úseku s 3'-hydroxylovým koncem druhého úseku (znázorněno zelenou vazbou). 3' Váznoucí řetězec Obsah 5'

Průběh replikace Vedoucí řetězec 3' 5' 5' 3' 5' 3' 3' Váznoucí řetězec Pomocí šipek je znázorněn průběh procesu replikace. 3' Váznoucí řetězec 5' Obsah