Struktura

Replikace DNA

Replikace DNA

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

  • Při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné dceřiné DNA – každá s jedním vláknem z původní DNA.

  • Proces replikace nazýváme semikonzervativní proces, kdy nově vzniklá dvoušroubovice má vždy jedno vlákno původní a druhé vlákno nově syntetizované.

  • Uplatňuje se při dělení buněk, kdy zajišťuje, aby obě dceřiné buňky měly shodnou genetickou informaci.

  • Replikace je pomalý proces, proto probíhá na více místech současně.

Mechanismus replikace DNA

  • Klíčovou roli při replikaci DNA hrají enzymy zvané DNA polymerázy, které katalyzují tvorbu vazeb mezi nukleotidy.

  • DNA polymerázy potřebují matrici = templát = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementarity vytvářejí doplněk.

  • DNA polymerázy jsou velmi specifickými enzymy a nové vlákno DNA tvoří od konce 5’ ke konci 3’.

  • Připojování nukleotidů nového vlákna DNA za pomoci DNA polymerázy může začít až poté, co jsou vodíkové můstky mezi nukleotidy narušeny enzymem helikázou.

  • Místa, kde tato narušení vzniknou, jsou označována jako replikační počátky.

  • U bakterií bychom takovýto počátek našli pouze jeden.

  • Lidská DNA může mít až 10 000 replikačních počátků.

  • Primáza je enzym, který 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 (5’ konci jednoho vlákna odpovídá 3’ konec vlákna druhého) a že DNA polymeráza dokáže přiřazovat nové nukleotidy pouze „jednosměrně“ (od 5’ konce k 3’ konci), může replikace probíhat souvisle pouze na jednom vlákně.

    • Na prvním vlákně tedy replikace probíhá rychleji a vlákno se označuje jako vlákno vedoucí.

    • Na druhém (opožděném) vlákně probíhá replikace po částech – v tzv. Okazakiho fragmentech. Replikace je zde pomalejší.

Obr. 1: Schéma replikační vidličky

  • DNA polymeráza má schopnost autokorekce. V případě chyby provádí i opravu, která spočívá ve vystřižení a zařazení správné báze. Touto metodou jsou pravděpodobně odstraněny i RNA primery a pak enzym ligáza spojí jednotlivé fragmenty do souvislého řetězce.

Zdroje

  • CAMPBELL, Neil A. a kol. Biology: concepts. 4. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2003, 781 s. ISBN 080536627X.

  • RAYMOND, Kenneth W. General, organic, and biological chemistry: an integrated approach. 1. vyd. Hoboken, N.J.: John Wiley, 2006, 494 s. ISBN 04-714-4707-2.

  • REECE Jane B., Lisa A. URRY, Michael L. CAIN, Steven A. WASSERMAN, Peter V. MINORSKY a Robert B. JACKSON. Campbell Biology. 9. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2011, 1309 s. ISBN 978-0321558237.

Obrázky:

 

Základní pojmy

SEMI = poloviční KONZERVATIVNÍ = zachovaný z minulosti, zaujatý proti novému REPLIKACE = zdvojení, zmnožení

Zamysli se

Jesliže víš, že replikace je označována jako  SEMIKONZERVATIVNÍ PROCES, které z uvedených schémat nejlépe vystihuje reálný model?

a)

b)

c)

 

Odkaz

DNA Structure and Replication: Crash Course Biology

http://www.youtube.com/watch?v=8kK2zwjRV0M

Opakování

Na základě principu komplementarity urči chybějící dusíkaté báze v obrázku znázorňujícim replikující DNA molekulu.

Obr. 2: Doplňovačka replikační vidličky.

Obrázek

Content replikace

Obr. 3: Schéma replikace molekuly DNA

Odkaz

Zajímavá animace DNA replikace - v angličtině

http://www.youtube.com/watch?v=OnuspQG0Jd0

Logolink