Přenos genetické informace (replikace, transkripce, translace) Společné vlastnosti všech buněk *všechny buňky ukládají genetickou informaci v genech tvořených DNA * používají stejný genetický kód * dekódují genetickou informaci pomocí RNA a ta se překládá do bílkovin * proteiny vytváří strukturu buněk a realizují její funkce Nukleové kyseliny (NK) *zajišťují přenos genetické informace *2 základní typy NK: DNA a RNA *RNA má 3 základní typy: ribozomální (rRNA), mediátorová (mRNA), transferová (tRNA) *tvořeny řetězci vzájemně spojených nukleotidů (= základní stavební jednotka NK) Nukleotid vzniká spojením: • pentózy (S) * sacharid, 5C * u DNA tzv. 2-deoxy-D-ribóza; u RNA D-ribóza • dusíkaté báze * puriny: adenin (A), guanin (G) * pyrimidiny: cytosin (C), thymin (T) – jen u DNA, uracil (U) – jen u RNA • fosfátu kyseliny trihydrogenfosforečné (P) Struktura NK PRIMÁRNÍ STRUKTURA *uspořádání jednotlivých nukleotidů v polynukleotidový řetězec *určuje genetickou informaci organismu SEKUNDÁRNÍ STRUKTURA *samotné uspořádání polynukleotidového řetězce v prostoru TERCIÁLNÍ STRUKTURA *prostorové uspořádání sekundární struktury *řetězec přijímá skutečný tvar Gen (vloha) *odpovědný za vznik dědičné vlastnosti *úsek DNA, který svým pořadím nukleotidů určuje pořadí aminokyselin v určité bílkovině nebo pořadí nukleotidů v RNA *v 1 vlákně DNA uloženo více genů, většina genů uložena v chromozomech jádra (jaderný genom) *menší část uložena mimo jádro (mimojaderné genomy) *prokaryotická DNA – souvislý úsek genu *eukaryotická DNA - gen rozdělen do několika úseků tzv. exonů, které jsou odděleny tzv. introny Základní typy genů STRUKTURNÍ *nese úplnou genetickou informaci pro pořadí aminokyselin v určitém peptidovém řetězci (informaci pro primární strukturu) REGULÁTOROVÉ *podílí se na řízení strukturních genů pro RNA *kódují pořadí nukleotidů v rRNA a tRNA Srovnání prokaryontních a eukaryontních buněk DNA prokaryontní ^* obsah: 7,5.10^5 – 5.10^6 pb^ *geny bez intronů *1 chromosom eukaryontní *obsah: 1.10^7 – 1,5.10^11pb *geny s introny *2 a více chromosomů Genetická informace *zpráva zapsaná ve struktuře molekuly DNA (NK) *uložení genetické informace v primární struktuře NK jako sled 4 typů nukleotidů (A, T(U), G, C) *umožňuje buňce realizovat určitý znak v jeho konkrétní formě *je uložena podle genetického kódu Genetický kód * způsob zápisu genetické informace * genetický kód je třípísmenný tzn., že každá z 20 aminokyselin (syntéza bílkovin) je kódována kombinací 3 po sobě následujících bází (nukleotidů) * trojice = triplet nukleotidů se nazývá KODON např. AUG - startovací kodon; UAA,UAG a UGA - terminační kodony nebo stopkodony (ukončují translaci) *genetický kód je univerzální Výjimky např. kvasinkové mitochondrie *soustava biologicky podmíněných pravidel, podle kterých jsou k jednotlivým kodonům přiřazovány určité proteinogenní aminokyseliny *pořadí nukleotidů v NK řídí pořadí aminokyselin v molekule bílkoviny (proteinu) Replikace (zdvojení) DNA *přenos genu zajištěn replikací = zdvojením DNA při mitóze (z 1mol DNA 2 mol DNA dceřinné) *principem zdvojování (podobně jako transkripce a dekódování kodonů při translaci) je komplementarita bazí (Watson a Crick, 1953) *rozvinutí a uvolnění řetězců dvoušroubovice DNA (zanikají vodíkové vazby mezi bázemi nukleotidů, DNA polymeráza) *matrice (polynukleotidové řetězce) a komplementarita volných nukleotidů *nukleotidy se spojují vazbami a vytvoří nový polynukleotidový řetězec Přiřazování komplementárních nukleotidů na jednovláknovou DNA: Exprese genu *vyjádření genetické informace do fenotypového znaku organismu *sled dějů, které probíhají v průběhu transkripce a translace (přepisu a překladu) genu Schéma exprese genetické informace Gen - znak Centrální dogma molekulární biologie (F.Crick) DNA - RNA ®proteiny Transkripce *přepis informace zapsané v kódu nukleotidů z DNA do RNA *dočasné uvolnění DNA působením RNA-polymerázy *1 vlákno DNA a matrice a komplementarita bází  mRNA *mRNA se z matrice uvolní, vycestuje z jádra a připojí se k ribozomu mRNA * (mediátorová, informační, messenger) 5´konec vedoucí (leader) sekvence 3´konec koncová sekvence (trailer) * Eukaryontní mRNA nese zpravidla transkript jednoho genu * Prokaryontní mRNA nese transkripty více genů Translace * překlad genetické informace z pořadí nukleotidů mRNA do pořadí aminokyselin v polypeptidickém řetězci * probíhá na ribozomech - zde rRNA, která tvoří stavební materiál ribozomů * ke kodonům mRNA se antikodony (komplementární triplety) napojuje tRNA, která nese jednotlivé aminokyseliny * vytvoří se peptidické vazby mezi aminokyselinami a zaniknou vazby mezi kodony a antikodony a tRNA se uvolní do cytoplazmy *tRNA zařazuje molekuly aminokyselin do pořadí podle sledu tripletů v mRNA * (70 - 90 nukleotidů, 26.000 daltonů) * rameno aminokyselinové * rameno antikodonové * každá z tRNA je uzpůsobena pro nesení pouze jedné z 20 aminokyselin * transkripcí a translací genetické informace vznikají funkční molekuly bílkovin: 1. strukturní 2. enzymové 3. signální * jejich specifickými interakcemi jsou dány všechny vlastnosti buňky, tj. struktura, látkový a energetický metabolismus, reprodukce, reaktivita atd.