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:
-
Obr. 3: Schéma replikace molekuly DNA. [online]. [cit. 2015-01-22]. Dostupné z: http://web2.mendelu.cz/af_291_projekty2/vseo/files/58/5447.png
-
Pokud není uvedeno jinak je autorem obrázků Mgr. František Brauner, Ph.D.
Základní pojmy
SEMI = poloviční KONZERVATIVNÍ = zachovaný z minulosti, zaujatý proti novému REPLIKACE = zdvojení, zmnoženíZamysli 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
Opakování
Na základě principu komplementarity urči chybějící dusíkaté báze v obrázku znázorňujícim replikující DNA molekulu.
Obr. 2: Doplňovačka replikační vidličky.