Stavební plány: DNA a její replikace
Posloupnost aminokyselin v bílkovinných řetězcích je zakódována v dezoxyribonukleové kyselině – DNA, která je tvořena dvěma páry zřetezených nukleotidů. V DNA jsou 4 druhy nukleotidů – Adenin, Thymin, Guanin a Cytozin. Nukleotidy v protilehlých řetězcích jsou uspořádány tak, aby do sebe zapadaly – proti Adeninu je vždy Thymin, proti Cytozinu je vždy Guanin. Podle jednoho řetězce DNA je možno proto vytvořit odpovídající druhý řetězec. Nukleotidy a nukleové kyseliny
Interfáze Mitóza
Interfáze Mitóza
Jadérko – místo pro transkripci RNA pro ribosomy
Sbalování DNA kolem histonů Animace: 4 MB
Histony (jejich subjednotky zeleně, modře, žlutě a červeně) a obtočená spirálka DNA (bílošedě)
Sbalení DNA v chromosomech
Remodelace nukleosomů
Templátový řetězec je vždy protisměrný (od 3‘ konce k 5‘ konci) Syntéza DNA probíhá od 5‘ konce k 3‘ konci! DNA polymeráza Animace: 8,88 MB
DNA může růst ve směru od 5‘ k 3‘ konci. Kdyby rostla opačně, nemohla by probíhat průběžná oprava před připojením dalšího nukleotidu
DNA polymeráza také provádí kontrolu a případnou opravu špatně připojených nukleotidů vždy před dalším dalším připojením nukleotidu!
Svírací protein (sliding clamp) Animace: 2,77 MB DNA helikáza Animace: 4,05 MB
DNA replikace – replikační vidlička Animace: 1,55 MB DNA replikace Animace: 4,88 MB
syntéza DNA ve váznoucím řetězci
Řešení problému: syntéza DNA na konci DNA řetězců – v tzv. telomerách tvořených opakujícími se sekvencemi nukleotidů (u člověka opakující aekvence GGGGTTA).Telomery jsou syntetizovány telomerázou. Problém: na konci řetězců zůstane RNA primer, který už nemá co přepsat
Následná oprava chyb – podle starého řetězce DNA (pozná se tak, že v něm nejsou mezery - opravy musí proběhnout rychle, dokud DNA ligáza nesešije synetizované fragmenty DNA) Opravovací protein chytne DNA od mezery do chyby… …a vystřihne chybný řetězec DNA polymeráza vytvoří nový fragment a ligáza ho sešije
Pokud by nedošlo k opravě, špatně připojený nukleotid vytvoří v dalším kole replikace mutovanou DNA
Pokud by vyštěpení a oprava probíhaly v pouze templátovém řetězci vytvoří v dalším kole replikace mutovaná DNA Proto vyštěpení a oprava je efektivní, probíhá-li v novém řetězci (a DNA se opraví podle starého řetězce)
Vznik mutací – deaminace: z cytozinu vznikne uracyl.
Problém vznikne tím, že cytozin má normálně odpovídající (protější) nukleotid guanin, uracyl má ale adenin, proto po replikaci v jedné dceřinné DNA vznikne mutace… …zatím co druhá je v pořádku.
Vznik mutací – depurinace: z cukerné složky se odštěpí nukleotid.
Problém vznikne tím, že nukleotid vypadne z jednohoz řetězců DNA (např. adenin) a komplementární nukleotid nemá se s čím vázat. Při další replikaci nově syntetizovaná DNA bude o jeden nukleotidový pár kratší – vznikne šířící se mutace… …zatím co druhá dceřinná DNA bude v pořádku.
Vznik mutací – tvorba tyminových dimerů: jsou-li v řetězci DNA vedle sebe tva thymidiny, vlivem UV světla se thyminy v thymidinech „sešijí“. V řetězci DNA tak „vypadnou“ dva nukeotidy a při následné replikaci bude jedna z dceřinných DNA o dva nukleotidy kratší.
„Voda“ a „vodka“ - jedno písmenko a jaký rozdíl! DNA velryby a člověka – jen v některé nukleotidy jsou jiné, a jaký je rozdíl mezi oběma savci, které DNA kóduje!