Replikace DNA
- 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 - 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 odhadovaná na 0,5 – 0,15 μm/min pomalý proces; probíhá na více místech současně - 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 - replikace neprobíhá na všech replikonech současně, obecně v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu začíná později - 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: 1) potřebují matrici = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk 2) při své práci vždy postupují od konce 5' ke konci 3' 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 nukleotid trifosfátů, odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby - DNA polymerasa 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 (= 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. - 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 - 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 - na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeras podílí řada enzymů, jejichž úlohou je rozvinout suprahelikální strukturu (gyrasa), rozvinout Watson-Crickovu dvoušroubovici (helikasy) - 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 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
