Replikace DNA: Porovnání verzí

Aktuální verze z 23. 1. 2025, 16:15

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

Obecná charakteristika[upravit | editovat zdroj]

Při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné dceřiné 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 dceřiných 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.

Průběh replikace[upravit | editovat zdroj]

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 helikázou.

Místa, která po narušení helikázou vzniknou, jsou označovány jako replikační počátky. Replikační počátky jsou tvořeny specifickými sekvencemi nukleotidů, které jsou rozpoznávány iniciačními proteiny(iniciační faktory). Pro snadné oddělování řetězců obsahují tyto sekvence vysoký podíl adeninu a thyminu. 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 (DNA-dependentní RNA-polymeráza) 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.
dohlížení na to, aby se při rozmotávání vlákna DNA v replikační vidlici pomocí helikáz neutáhlo zbývající vlákno DNA natolik, že by již nešlo rozmotat - topoizomeráza

Poté, co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena.

DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 10⁷ 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[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Externí odkazy[upravit | editovat zdroj]

Zdroj[upravit | editovat zdroj]

ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11. 2. 2010]. <https://www.stefajir.cz/>.

BRUCE, Alberts, D BRAY a A JOHNSON, et al. Základy buněčné biologie. 1. vydání. Ústí nad Labem : Espero Publishing, 1998. 630 s. ISBN 80-902906-0-4.

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
--	replikace DNA je 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
+*  PODČLÁNEK
--	uplatňuje se při rozmnožování, kdy zajišťuje identitu genetické informace obou dceřinných buněk  pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci.
+*  Pozor – tento článek je využíván dalšími články, do kterých je vložen. Buďte prosím opatrní při jeho editaci:
--
+*    1. Nemažte příkazy <noinclude> </noinclude>. Označují části článku, které se při vkládání nepřenášejí.
--	rychlost replikace v živočišných buňkách  odhadovaná na 0,5 – 0,15 μm/min  pomalý proces; probíhá na více místech současně
+*    2. Neměňte úrovně použitých nadpisů. Neuvážené použití nadpisů vyšší úrovně by mohlo znepřehlednit jiné články.
--	místa, kde dochází k replikaci = tzv.replikony  počet replikonů v buňce není konstantní, u rychle se množících buněk je jich více než u buněk množících se pomalu
+*    3. Rozsáhlejší editace, rozšíření či zkrácení článku by mohly narušit koncept dalších článků. Změny projednejte v diskusi.
--	replikace neprobíhá na všech replikonech současně, obecně v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu začíná později
+* Seznam článků, do kterých je tento článek vložen, naleznete v seznamu odkazujících článků pod odkazem "Odkazuje sem".
--	klíčovou roli při replikaci DNA mají enzymy (DNA polymerázy)  u člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označované jako DNA dependentní DNA polymerázy (v živočišných buňkách pět typů  α  ε )
+*
--	všechny typy DNA polymeras:
+* Neodstraňujte, prosím, tento komentář. V případě nejasností kontaktujte redakci (redakce@wikiskripta.eu)
-)	potřebují matrici = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk
+*
-)	při své práci vždy postupují od konce 5' ke konci 3'
+* Toto upozornění se vkládá šablonou {{subst:Vložený článek}}
-)	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 nukleotid trifosfátů, odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby
+__NOTOC__
--	DNA polymerasa nemůže zahájit syntézu de novo, ale  připojuje pouze nový nukleotid na 3´pozici nukleotidu předchozího
+'''Replikace [[DNA (nukleová kyselina)|DNA]]''' je '''přenos informace''' z ''[[DNA (nukleová kyselina)|DNA]] do DNA''. Je to tedy schopnost zajišťující '''dědičnost'''.
--	aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky (= nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny  enzymem primasou (= DNA dependentní RNA polymerasa)  místa kde tato narušení vzniknou jsou označovány jako replikační počátky.U bakterií bychom takovýto počátek našli pouze jeden
--	mnohem větší lidská DNA vytváří takovýchto počátků okolo 10 000. to jí umožňuje zreplikovat se také v poměrně krátké době.
+== Obecná charakteristika ==
--	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
+Při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA '''dvě naprosto stejné''' dceřiné 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 dceřiných 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'''.
--	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´ 3´)  může souvisle probíhat replikace pouze na jednom vlákně  na tomto vlákně replikace (kterou provádí δ-polymerasa) probíhá rychleji a vlákno = vlákno vedoucí
- druhé vlákno = opožděné  zde probíhá replikace po částech – tzv. Okazakiho fragmentech  replikace je pomalejší, je prováděna α-polymerasou, která má primasouvou aktivitu
+== Průběh replikace ==
--	na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeras podílí řada enzymů, jejichž úlohou je rozvinout suprahelikální strukturu (gyrasa), rozvinout Watson-Crickovu dvoušroubovici (helikasy)
+[[Soubor:DNA replication en.svg.png|náhled|Replikace DNA]]
--	poté co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena.
+[[Soubor:DNA replication split.svg|náhled|Replikace DNA]]
--	DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 107 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
+[[Soubor:Replication fork.svg|náhled|Replikace DNA]]
+Místa, kde dochází k replikaci, se nazývají '''[[replikon]]y'''. 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 ''[[Makroergní sloučeniny|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 [[Síly působící mezi molekulami|vodíkové můstky]] (tj. nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny enzymem '''helikázou'''.
+Místa, která po narušení helikázou vzniknou, jsou označovány jako '''replikační počátky'''. Replikační počátky jsou tvořeny specifickými sekvencemi nukleotidů, které jsou rozpoznávány '''iniciačními proteiny'''(''iniciační faktory''). Pro snadné oddělování řetězců obsahují tyto sekvence '''vysoký podíl adeninu a thyminu'''. 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'' ('''''DNA-dependentní RNA-polymeráza''''') 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'''.
+* dohlížení na to, aby se při rozmotávání vlákna DNA v replikační vidlici pomocí helikáz neutáhlo zbývající vlákno DNA natolik, že by již nešlo rozmotat - '''[[Topologie DNA#Topoizomerázy|topoizomeráza]]'''
+Poté, co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA '''dokončena'''.
+DNA polymeráza udělá '''1 chybu''' asi '''na 10<sup>7</sup> 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'''.
+<noinclude>
+== Odkazy ==
+=== Související články ===
+* [[DNA (nukleová kyselina)|DNA]]
+** [[Struktura DNA]]
+** [[Transkripce]]
+** [[Posttranskripční úpravy]]
+** [[Transkripční faktory]]
+** [[Translace]]
+** [[Posttranslační úpravy]]
+* [[Buněčný cyklus|Fáze buněčného cyklu]]
+=== Externí odkazy ===
+* [[wikipedia:cs:Replikace DNA|Replikace DNA (česká wikipedie)]]
+* [[wikipedia:en:DNA replication|DNA replication (anglická wikipedie)]]
+=== Zdroj ===
+* {{Citace
+|typ = web
+|příjmení1 = Štefánek
+|jméno1 = Jiří
+|název = Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK
+|rok =
+|citováno = 11. 2. 2010
+|url = https://www.stefajir.cz/
+}}
+* {{Citace
+| typ = kniha
+| příjmení1 = Bruce
+| jméno1 = Alberts
+| příjmení2 = Bray
+| jméno2 = D
+| příjmení3 = Johnson
+| jméno3 = A
+| kolektiv = ano
+| titul = Základy buněčné biologie
+| vydání = 1
+| místo = Ústí nad Labem
+| vydavatel = Espero Publishing
+| rok = 1998
+| rozsah = 630
+| isbn = 80-902906-0-4
+}}
+</noinclude>
+[[Kategorie:Vložené články]]
+[[Kategorie:Genetika]]
+[[Kategorie:Molekulární biologie]]