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.