19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza



Proteosyntéza vyžaduje především zajištění primární struktury. Informace je uložena v DNA (ev. RNA
u některých virů) – trvalá forma.


Forma uskladnění DNA – chromosomy.

Typy organizmů – prokaryontní, eukaryontní (viry) – rozdíly, vlastnosti, využití.

Chemické procesy v transformaci genetické informace

– uchovávání a přenos

– realizace




Přenos a využití genetické informace (centrální dogma molekulární biologie)



REPLIKACE















































Směr replikace – kopírování probíhá od 3’ k 5’ konci původního vlákna (templátu), nové vlákno roste
od 5‘ k 3‘ konci.

























Eukaryontní proces































































































































Prokaryontní replikace

Problém rozvíjení – několik mechanizmů











TRANSKRIPCE




















































Organizace transkripce



















































Eukaryontní DNA


















































Sestřih a úprava mRNA

























































                                             TRANSLACE



Genetický kód


Pořadí bazí – pořadí aminokyselin




GENETICKÝ KÓD. Uvedené triplety odpovídají mRNA.





































Přípravná fáze – syntéza aminoacyl-tRNA


AK + ATP = AK-AMP + PP

AK-AMP + tRNA = AK-tRNA + AMP

Aminoacyl-tRNA syntetáza, vysoká specificita, pro každou AK a tRNA











































                                 Syntéza polypeptidického řetězce



Počátek syntézy polypeptidového řetězce je dán posicí tripletu AUG kódujícího methionin (odlišně
modifikovaný u prokaryontů a eukaryontů).










































Fáze translace, úloha ribosomů




iniciace











elongace






terminace


-         STOPkodon



Posttranslační modifikace – maturace →



Shody a rozdíly mezi prokaryonty a eukaryonty


            - citlivost k inhibitorům - antibiotika







Eukaryontní a prokaryontní systémy

-         struktura chromosomů

-         organisace genů (introny u eukaryontů), alelisace

-         odlišnosti v proteosyntetickém aparátu – využití pro terapii


Zásah inhibitorů do procesů přenosu genetické informace


Replikace a transkipce – antimetabolity inhibující synt. nukleotidů (methotrexat), DNA
(cisplatina), etidiumbromid,

-         spec. eukaryntní – faloidin, amanitin (inhibice RNA polymerázy)

-         spec. prokaryontní – rifampicin, aktinomycin D


Translace u prokaryontů          –    tetracykliny (obsazení místa A na ribosomech),

–        chloramfenikol (inhibice peptidyltransferázové reakce),

–        streptomycin (vazba na 30S podjednotku)


eukaryonti        –    cykloheximid (inhibice peptidyltransferázové reakce),

 –    toxiny C. diphteriae, Ps. aeruginosa (ADPribosilace elF2)


Organely a jejich genetický aparát – mitochondrie a chloroplasty


Organisace a vlastnosti odpovídají prokaryontům, většina genů kodujících jejich bílkoviny je
součástí jaderného genomu – transport z cytoplasmy do organel.

Mitochondriální choroby, poškození ROS, 1 alela


Viry – jen genetický materiál – DNA nebo RNA – exprese hostitelskou buňkou


RNA-viry (např. HIV aj. retroviry) – reversní transkriptáza – syntéza DNA podle RNA


-         cílové místo inhibice, biotechnologické využití - cDNA











































Inhibice proteosyntézy




























REGULACE PROTEOSYNTÉZY


Různé úrovně a mechanismy, součást metabolických regulací





Regulace metabolizmu


Regulace transkripce – represe a indukce























Induktivní mechanismus – Monodův model (NC 1965 F. Jacob, A. Lwoff, J. Monod)


Organizace genů

























POSTTRANSLAČNÍ MODIFIKACE




















Represivní mechanismus





illustration of repressible operon system


Tryptofanový operon






Indukce

Represe

Zapíná operon

Vypíná operon

Umožňuje transkripci a translaci

Znemožňuje transkripci a translaci

Působí ji metabolit vhodný jako substrát, indukuje se syntéza enzymů (+ ev. další bílkovin) nutných
pro jeho využití

Působí ji syntetizovaný metabolit v nadbytku, reprimují se enzymy (+ ev. další bílkoviny) nutné pro
jeho syntézu

Typické pro katabolické procesy

Typické pro anabolické procesy – trvalé – ztráta schopnosti syntézy (vitaminy?)

Vazba induktoru na represor znemožní vazbu na operátor

Vazba korepresoru na aporepresor umožní vazbu na operátor




Katabolická represe


Dobrý substrát (glukosa) reprimuje syntézu enzymů pro využití jiných substrátů, i když jsou
přítomny (laktosa) – zahrnuje další mechanizmy – transportní bílkoviny.