Rozmnožování a sexuální proces • Nepohlavní rozmnožování - vegetativní, regenerativní reparace, polyembryonie • Parasexuální procesy u baktérií • Sexuální procesy u jednobuněčných eukaryont • Pohlavní rozmnožování Konjugace baktérií Konjugace nálevníků Meioza • Uplatňuje se jen při gametogenezi. • Buňky se 2x rozdělí, ale replikace DNA proběhne jen jednou. • Jedná se o dvě po sobě následující dělení: 1. dělení – heterotypické Profáze: Leptoten, Zygoten, Pachyten, Diploten, Diakineze Anafáze: nedochází k podélnému rozdělení chromozómů v místě centromery, ale chromozómy jdou k pólům dělícího vřeténka celé. Z každého páru odchází jeden homologický chromozóm k jednomu pólu a druhý k druhému. Redukce 2n → n. 2. Dělení – homeotypické Shodné s mitózou, na počátku je haploidní sada dvouchromatidových chromozómů, v anafázi se rozdělí na jednochromatidové. Schématický průběh meiozy: Crossing over = překřížení chromozómů= rekombinace Kdy: v pachytenu Kde: v místech rekonbinačních uzlíků synaptonemálních komplexů Spermatogeneze Exprese genetické informace • Centrální dogma molekulární biologie (F. Crick) – tok genetické informace: DNA → RNA → protein 1. stupeň: transkripce, vznik „transkriptů“ a posttranskripční úprava 2. stupeň: translace a posttranslační modifikace Genetická informace § Uložena v molekulách DNA, uchovávána po celý život buňky a předávána do dceřiných buněk při mitóze. § Prostřednictvím proteinů zasjišťuje tvorbu všech typů molekul až na úroveň celého organismu. Historie objevů: 1865 – Mendel: gen – dědičný element 1911 – Morgan: lokalizace genů do lokusů 1910 – 1941: přesun na molekulární úroveň 1953- Watson, Crick: molukulární struktura DNA 1964 – Nirenberg, Khorana: genetický kód Gen – sekvence nukleotidů, která umožňuje realizaci příslušné biologické funkce Geny: strukturní, geny pro RNA , geny regulační Kodón: jednotka genetického kódu, sekvence tří po sobě jdoucích bazí v DNA resp. v RNA (triplet). Jeden triplet kóduje zabudování jedné určité aminokyseliny do polypeptidového řetězce. Přenos genetické informace „ústřední dogma molekulární biologie“ Replikace DNA – zdvojování genetické paměti • Semikonzervetivní způsob replikace – jeden řetězec je původní a druhý, komplementární se nově syntetizuje. • Objeveno a publikováno – Watson a Crick – 1953 • Replikační počátek – vazba iniciačního proteinu, potom se váží další složky replikačního aparátu. Probíhá na obě strany od replikačního počátku - replikační vidlice. • Prokaryotické b. – jeden replikační počátek • Eukaryotické b. – mnoho replikačních počátků Srovnáví molekuly DNA a RNA Průběh replikace: • Stavební jednotky: deoxyribonukleozidtrifosfáty • Hlavní katalyzující enzymy: DNA polymerázy – katalyzují vznik fosfodiesterové vazby mezi deoxyribonukleozidtrifosfátem a vznikajícím řetězcem ve směru 5^´– 3^´. RNA primery v replikaci DNA Okazakiho fragmenty: Transkripce: • Matrice: jedno vlákno DNA (nekódující, matriční, templátové) • Stavební jednotky: ribonulkeozidtrifosfáty • Hlavní katalyzující enzym: RNA polymeráza ^• Kofaktor: Mg^2^+, Mn ^2^+ • Párování bazí: v RNA je místo thyminu uracil, C-G, A-U. • Prokaryotické b.: transkripce i translace na stejném místě ve stejném čase • Eukaryotické b.: transkripce v jádře, translace v cytoplazmě, časově také odděleno. Transkripce v prokaryotické buňce: Transkripční jednotka – úsek molekuly DNA ( promotor – váže se RNA polymeráza, strukturní geny, terminátor). Specifita dána sigma faktorem – součást RNA polymerázy. Tři fáze: Iniciace Elongace Terminace Začátek a průběh transkripce: Reverzní transkripce: objeveno 1970 u RNA virů, enzym – reverzní transkriptáza katalyzuje syntézu DNA komplementárního k RNA a také druhého vlákna DNA. Posttranskripční modifikace RNA odstranění částí primárního transkriptu a přidání nebo modifikaci nukleotidů !týká se všech typů RNA! m RNA: u prokaryot celá použita pro translaci u eukaryot složitá úprava: exony – kodující sekvence introny – nekódující, odstraněny sestřihem, možná rekombinace exonů z jednoho primárního transkriptu může vzniknout více forem m RNA. Translace, syntéza bílkovin Proteosyntetický aparát: mRNA, tRNA, ribosomy Materiál: volné aminokyseliny Ribosomy: RNA a proteiny 1:1 1 vazebné místo pro mRNA 3 vazebná místa pro t RNA: -aminoacylové-vazba t RNA nesoucí aminokyselinu - peptidylové – vazba peptidyl t RNA - exit – tRNA opouští ribosom tRNA: cca 80 nukleotidů, vazebné místo pro aminokyseliny (pomocí amino acyl transferázy) antikodónové místo Schéma t RNA Průběh translace: • Aktivace aminokyselin (spojení s ATP) • Iniciace: tvoří se translační komplex: t RNA , obě jednotky ribosomu, m RNA • Elongace proteinového řetězce • Translokace • Terminace Úprava vzniklého polypeptidového řetězce: !Vzniklý řetězec není biologicky funkční! Během translace: odštěpení methioninu, fosforylace, methylace, tvorba disulfidických vazeb, glykosylace Po translaci: vyštěpení částí řetězců s prekurzorovou funkcí, přidání prostetických skupin Průběh proteosyntézy Průběh proteosyntézy •