Replikace DNA: Porovnání verzí

Verze z 9. 4. 2010, 22:49

Replikace DNA je přenos informace z DNA do DNA. Je to tedy schopnost zajišťující dědičnost.

Obecná charakteristika

při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné dceřinné DNA – každá s jedním vláknem z původní DNA → jedná se tedy o semikonzervativní proces, kdy nově vzniklá dvoušroubovice má vždy jedno vlákno původní a druhé vlákno nově syntetizované
uplatňuje se při rozmnožování, kdy zajišťuje identitu genetické informace obou dceřinných buněk
pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci
rychlost replikace v živočišných buňkách se odhaduje na 0,5 –– 0,15 μm/min ← je to opravdu pomalý proces, proto probíhá na více místech současně

Proces replikace

Replikace DNA

místa, kde dochází k replikaci, se nazývají replikony
- počet replikonů v buňce není konstantní → u rychle se množících buněk je jich více než u buněk množících se pomalu
- replikace neprobíhá na všech replikonech současně → obecně, v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu, začíná později
klíčovou roli při replikaci DNA mají enzymy zvané DNA polymerázy:
- u člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označovaných jako DNA dependentní DNA polymerázy (v živočišných buňkách pět typů)
- pro všechny typy DNA polymeráz platí:
  - potřebují matrici = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk
  - při své práci vždy postupují od konce 5' ke konci 3'
  - potřebují mít k dispozici volný konec 3' nukleotidu, na který připojí fosfodiesterickou vazbou 5' místo nově zařazeného nukleotidu → nově zařazované nukleotidy jsou používány ve formě nukleotidtrifosfátů → odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby
- DNA polymeráza nemůže zahájit syntézu de novo, ale připojuje pouze nový nukleotid na 3' pozici nukleotidu předchozího
aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky (tj. nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny enzymem primázou (= DNA dependentní RNA polymeráza)
- místa, kde tato narušení vzniknou, jsou označovány jako replikační počátky
  - u bakterií bychom takovýto počátek našli pouze jeden
  - lidská DNA vytváří replikačních počátků okolo 10 000 ← to jí také umožňuje zreplikovat se v poměrně krátké době
- primáza vytváří na začátku replikovaného úseku nového vlákna DNA krátký RNA primer („očko“) – na jeho 3' konec může DNA polymeráza připojit první nukleotid nového vlákna DNA
vzhledem k tomu, že jsou obě vlákna DNA antiparalelní (konci 5' jednoho vlákna odpovídá konec 3' vlákna druhého) a vzhledem k tomu, že DNA polymeráza syntetizuje „jednosměrně“ (od 5' k 3'), může souvisle probíhat replikace pouze na jednom vlákně:
- na tomto vlákně tedy replikace (kterou provádí δ – polymeráza) probíhá rychleji a vlákno se označuje jako vlákno vedoucí
- na druhém (opožděném) vlákně probíhá replikace po částech – tzv. Okazakiho fragmentech ← replikace je zde pomalejší, je prováděna α – polymerázou, která má primázovou aktivitu
na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeráz podílí řada enzymů, jejichž úlohou je:
- rozvinout suprahelikální strukturu – gyráza
- rozvinout Watson – Crickovu dvoušroubovici – helikázy
poté, co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena
DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 10⁻⁷ zreplikovaných bází (teoreticky mohou vznikat i dvojice G – T a A – C, jsou ovšem mnohem méně stabilní)
navíc má DNA polymeráza sama korekční funkci (v případě chyby provádí i opravu, spočívající ve vystřižení a zařazení správné báze) ← touto metodou jsou pravděpodobně odstraněna i očka RNA a pak enzym ligáza spojí jednotlivé fragmenty do souvislého řetězce

Odkazy

Související články

DNA

Reference

Nekompletní citace webu. ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. <http://www.stefajir.cz>.

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
-'''Replikace DNA''' je přenos informace z [[DNA]] do DNA, je to schopnost zajišťující dědičnost;
+'''Replikace DNA''' je '''přenos informace''' z ''[[DNA]] do DNA''. Je to tedy schopnost zajišťující '''dědičnost'''.
-*při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné DNA dceřinné (každá s jedním vláknem z původní DNA - jedná se o semikonzervativní proces, kdy nově vzniklá dvoušroubovice má vždy jedno vlákno původní a druhé vlákno nově syntetizované)
-*uplatňuje se při rozmnožování, kdy zajišťuje identitu genetické informace obou dceřinných buněk. Pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci.
+== Obecná charakteristika ==
-*rychlost replikace v živočišných buňkách se odhaduje na 0,5 – 0,15 μm/min, je to opravdu pomalý proces, proto probíhá na více místech současně
+* při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA '''dvě naprosto stejné''' dceřinné DNA &ndash; každá s jedním vláknem z původní DNA → jedná se tedy o '''semikonzervativní proces''', kdy nově vzniklá dvoušroubovice má vždy ''jedno vlákno původní a druhé vlákno nově syntetizované''
-*místa, kde dochází k replikaci se nazývají '''replikony'''. Počet replikonů v buňce není konstantní, u rychle se množících buněk je jich více než u buněk množících se pomalu
+* uplatňuje se při rozmnožování, kdy zajišťuje '''identitu genetické informace''' obou dceřinných buněk
-*replikace neprobíhá na všech replikonech současně, obecně v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu začíná později
+* pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci
-*klíčovou roli při replikaci DNA mají [[enzym]]y zvané '''DNA polymerasy'''. U člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označované jako DNA dependentní DNA polymerasy (v živočišných buňkách pět typů)
+* '''rychlost replikace''' v živočišných buňkách se odhaduje na 0,5 &ndash;– 0,15 μm/min ← je to opravdu pomalý proces, proto probíhá '''na více místech současně'''
-pro všechny typy DNA polymeras platí:
-**potřebují matrici = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk
+== Proces replikace ==
-**při své práci vždy postupují '''od konce 5' ke konci 3''''
+[[Soubor:DNA replication en.svg.png|right|thumb|Replikace DNA]]
-**potřebují mít k dispozici volný konec 3´nukleotidu, na který připojí fosfodiesterickou vazbou 5´místo nově zařazeného nukleotidu. Nově zařazované nukleotidy jsou používány ve formě nukleotidtrifosfátů, odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby
+* místa, kde dochází k replikaci, se nazývají '''replikony'''
-*DNA polymerasa nemůže zahájit syntézu de novo, ale připojuje pouze nový nukleotid na 3´ pozici nukleotidu předchozího
+** '''počet''' replikonů v buňce '''není konstantní''' → u rychle se množících buněk je jich více než u buněk množících se pomalu
-*aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky (tj. nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny enzymem '''primasou''' (= DNA dependentní RNA polymerasa). Místa kde tato narušení vzniknou jsou označovány jako '''replikační počátky'''. U [[bakterie|bakterií]] bychom takovýto počátek našli pouze jeden.
+** replikace '''neprobíhá na všech replikonech současně''' → obecně, v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu, začíná později
-*lidská DNA vytváří replikačních počátků okolo 10 000. To jí umožňuje zreplikovat se také v poměrně krátké době.
+* klíčovou roli při replikaci DNA mají [[enzym]]y zvané '''<u>DNA polymerázy</u>''':
-*primasa vytváří na začátku replikovaného úseku nového vlákna DNA krátký [[RNA]] primer („očko“). Na jeho 3´konec může DNA polymerasa připojit první nukleotid nového vlákna DNA
+** u člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označovaných jako '''''DNA dependentní DNA polymerázy''''' (v živočišných buňkách pět typů)
-*vzhledem k tomu, že jsou obě vlákna DNA antiparalelní (konci 5´jednoho vlákna odpovídá konec 3´ vlákna druhého) a vzhledem k tomu, že DNA polymerasa syntetizuje „jednosměrně“ (od 5´ k 3´), může souvisle probíhat replikace pouze na jednom vlákně. Na tomto vlákně replikace (kterou provádí δ-polymerasa) probíhá rychleji a vlákno se označuje jako vlákno vedoucí
+** pro všechny typy DNA polymeráz platí:
-*na druhém (opožděném) vlákně probíhá replikace po částech – tzv. '''Okazakiho fragmentech'''. Replikace je pomalejší, je prováděna α-polymerasou, která má primasovou aktivitu
+*** potřebují '''matrici''' = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk
-*Na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeras podílí řada enzymů, jejichž úlohou je rozvinout suprahelikální strukturu ('''gyrasa'''), rozvinout Watson-Crickovu dvoušroubovici ('''helikasy''')
+*** při své práci vždy postupují '''od konce 5' ke konci 3''''
-*poté co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena.
+*** potřebují mít k dispozici '''volný konec 3'''' nukleotidu, na který připojí '''fosfodiesterickou vazbou''' 5' místo nově zařazeného nukleotidu → nově zařazované nukleotidy jsou používány ve formě ''nukleotidtrifosfátů'' → odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby
-*DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 10<sup>&minus;7</sup> zreplikovaných bází (teoreticky mohou vznikat i dvojice G-T a A-C, jsou ovšem mnohem méně stabilní), navíc má sama korekční funkci (v případě chyby provádí i opravu, spočívající ve vystřižení a zařazení správné base). Touto metodou jsou pravděpodobně odstraněna i očka RNA a pak enzym '''ligasa''' spojí jednotlivé fragmenty do souvislého řetězce.
+** DNA polymeráza nemůže zahájit syntézu de novo, ale '''připojuje pouze nový nukleotid na 3'''' pozici nukleotidu předchozího
+* aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky (tj. nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny enzymem&nbsp;'''<u>primázou</u>'''&nbsp;(=&nbsp;'''''DNA dependentní RNA polymeráza''''')
+** místa, kde tato narušení vzniknou, jsou označovány jako '''replikační počátky'''
+*** u [[bakterie|bakterií]] bychom takovýto počátek našli pouze jeden
+*** lidská DNA vytváří replikačních počátků okolo 10 000 ← to jí také umožňuje zreplikovat se v poměrně krátké době
+** primáza vytváří na začátku replikovaného úseku nového vlákna DNA krátký''' [[RNA]] primer („očko“)''' &ndash; na jeho 3' konec může DNA polymeráza připojit první nukleotid nového vlákna DNA
+* vzhledem k tomu, že jsou obě vlákna DNA antiparalelní (konci 5' jednoho vlákna odpovídá konec 3' vlákna druhého) a vzhledem k tomu, že DNA polymeráza syntetizuje „jednosměrně“ (od 5' k 3'), může '''souvisle probíhat replikace pouze na jednom vlákně''':
+** na tomto vlákně tedy replikace (kterou provádí ''δ &ndash; polymeráza'') probíhá rychleji a vlákno se označuje jako <u>vlákno vedoucí</u>
+** na druhém (opožděném) vlákně probíhá replikace '''po částech''' &ndash; tzv. ''<u>Okazakiho fragmentech</u>'' ← replikace je zde pomalejší, je prováděna ''α &ndash; polymerázou'', která má primázovou aktivitu
+* na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeráz podílí řada enzymů, jejichž úlohou je:
+** '''rozvinout suprahelikální strukturu''' &ndash; '''<u>gyráza</u>'''
+**''' rozvinout Watson &ndash; Crickovu dvoušroubovici''' &ndash; '''<u>helikázy</u>'''
+* poté, co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena
+* DNA polymeráza udělá '''1 chybu''' asi '''na 10<sup>&minus;7</sup> zreplikovaných bází''' (teoreticky mohou vznikat i dvojice G &ndash; T a A &ndash; C, jsou ovšem mnohem méně stabilní)
+* navíc má DNA polymeráza sama '''korekční funkci''' (v případě chyby provádí i opravu, spočívající ve vystřižení a zařazení správné báze) ← touto metodou jsou pravděpodobně odstraněna i očka RNA a pak enzym '''<u>ligáza</u>''' spojí jednotlivé fragmenty do souvislého řetězce
 <noinclude>
 == Odkazy ==
@@ Řádek 40: / Řádek 54: @@
 }}
 </noinclude>
 [[Kategorie:Lékařská biologie a genetika]]
 [[Kategorie:Molekulární biologie]]