Genetika + Buněčné děje - okruhy

Transkripce

• Transkripce = přepis:

• první stupeň exprese genetické informace

• přepis genetické informace z DNA do RNA → vznik RNA kopií příslušných genů

• probíhá zejména v G1- a G2-fázi buněčného cyklu (růst buňky)

• proces, při kterém se genetická informace převádí z formy zápisu v nukleotidové sekvenci určitého typu do formy zápisu v nukleotidové sekvenci jiného typu → z DNA sekvence do RNA sekvence

• obdobně jako replikace založena na komplementaritě bazí

• místo tyminu v DNA je v RNA uracil

• jako matrice pro přepis do RNA slouží tzv. nekódující (templátové, negativní) vlákno DNA → vznikající molekula RNA má tedy stejnou nukleotidovou sekvenci jako druhé - kódující (pozitivní) vlákno DNA (místo tyminu je v RNA nicméně uracil

• → vznik tří základních typů molekul RNA:

• mRNA - její sekvence nukleotidů se překládá do aminokyselinové sekvence proteinů

• rRNA - tvoří jednu ze základních složek ribozomů

• tRNA - při syntéze proteinů se podílí na přenosu aminokyselin do ribozomu

• → všechny tyto tři základní typy RNA se účastní translace

Translace

• Translace = překlad:

• další krok exprese genetické informace, který následuje po transkripci

• překlad genetické informace z mRNA do primární struktury proteinu - do AMK sekvence (překlad genetického kódu do jazyka (abecedy) AMK)

• probíhá v cytoplazmě buněk na ribozomech zejména v G1- a G2-fázi

• → vznik finálních funkčních bílkovin (strukturní, enzymové, signální)

• → díky interakcím bílkovin dány všechny vlastnosti buňky

• → z vlastností buněk vyplývají vlastnosti mnohobuněčného organizmu

• proteosyntéza - pojem, který v užším slova smyslu zahrnuje pouze translaci, v širším slova smyslu transkripci i translaci

• genetický kód:

• umožňuje správné řazení AMK do bílkovinného řetězce při jeho syntéze

• zařazení jednotlivých AMK do molekuly polypeptidu specifikuje přímo tzv. triplet ~ kodon ~ pořadí tří nukleotidů v mRNA ve směru 5´→ 3´

• v mRNA 4 nukleotidy, v proteinech 20 AMK

• 1 AMK kódována trojicí (tripletem) nukleotidů → 64 možných kombinací tří nukleotidů (kombinatoricky 43)

• v mRNA se vyskytuje všech 64 možných tripletů → některé AMK kódovány více kodony (viz. tabulka)

• kromě tripletů kódujících AMK se zde také vyskytují:

• a) jeden iniciační kodon (AUG) - pokud se vyskytne v sekvenci molekuly mRNA, značí zahájení translace

• b) tři stop kodony (UAA, UAG, UGA) - pokud se vyskytnou v sekvenci molekuly mRNA, značí ukončení translace

• tři stop kodony (nekódují AMK) → 61 kodonů kódujících AMK (pokud více kodonů značí jednu AMK, tak se většinou liší ve třetím nukleotidu ve směru 5´→ 3´)

• pouze dvě aminokyseliny (metionin, tryptofan)jsou kódovány jen jedním kodonem

• označován také jako nepřekryvný → informace určená pořadím nukleotidů je čtena postupně jeden kodon za druhým

• v kodonu tři nukleotidy → teoreticky tři možnosti čtení genetického kódu (viz. obrázek)→ vznik zcela jiné sekvence AMK

• tzv. „čtecí rámec“ se odvíjí od iniciačního kodonu AUG

• správný překlad umožněn díky nepřekryvnému čtení (problém - bodové mutace (hlavně inzerce a delece jednoho či dvou nukleotidů, při 3 nukleotidech to problém být nemusí) - viz. dále)

• také označován jako univerzální, neboť je v drtivé většině stejný pro všechny organizmy - jak Prokaryota, tak Eukaryota (existence několika výjimek z této univerzality, kdy některé kodony kódují odlišnou AMK - mitochondrie kvasinek ad.)