Nukleové kyseliny a genová exprese

GENETICKÝ KÓD

• ze stavby DNA vyplývá, že genetická informace je zapsána v její struktuře jako sled 4 typů nukleotidů (A, U, G, C)

• každá z 20 aminokyselin, ze kterých se v buňkách syntetizují bílkoviny (tzv. proteinogenních aminokyselin), je kódována kombinací 3 po sobě následujících bází (nukleotidů)

• začlenění každé aminokyseliny do vznikajícího polypeptidu je tedy určeno vždy trojicí, tzv. tripletem nukleotidů, které nazýváme kodóny

• genetický kód je soustava biologicky podmíněných pravidel, podle kterých jsou k jednotlivým kodónům přiřazovány určité proteinogenní aminokyseliny (pořadí nukleotidů v nukleových kyselinách tak řídí pořadí aminokyselin v molekule bílkoviny)

• v molekule nukleových kyselin jsou čtyři typy nukleotidů, jejichž vzájemnými kombinacemi může vzniknout 64 (43) různých kodónů, pro něž platí:

  • každý triplet kóduje jen jednu aminokyselinu

  • genetický kód je degenerovaný, tzn. stejná aminokyselina může být kódována i několika různými triplety (existuje 64 různých tripletů, ale proteinogenních aminokyselin je jen 20)

  • genetický kód je univerzální, tzn. u všech organismů mají jednotlivé kodóny tentýž kódovací smysl (ODCHYLKA: u mitochondriální DNA je pět tripletů čteno jinak!)

  • kodóny UAA a UAG a UGA nekódují žádnou aminokyselinu, ale signalizují ukončení řetězce polypeptidu, jde o tzv. kodóny terminační

  • kodón AUG kóduje nejen aminokyselinu methionin (Met), ale signalizuje také začátek řetězce polypeptidu, jde o tzv. kodón iniciační

PŘENOS GENETICKÉ INFORMACE

• přenos genetické informace z jedné buněčné generace do druhé (z mateřské buňky do dceřiných) je umožněn schopností DNA se replikovat (zdvojovat) a tvořit dceřiné molekuly, které jsou předávány do dceřiných buněk při mitotickém dělení

• exprese genu = vyjádření genetické informace proteosyntézou (syntézou bílkovin), tzn. vyjádření v primární struktuře bílkovin

• proteosyntéza probíhá ve dvou stupních:

  • nejdříve nastává transkripce – informace z DNA se přepíše do m–RNA, probíhá především v buněčném jádře, ale i v organelách, které obsahují DNA (např. mitochondrie)

  • následuje translace – podle informace v mRNA se syntetizují bílkoviny, probíhá na ribozomech, pořadí aminokyselin v polypeptidovém řetězci je určeno pořadím nukleotidů v molekule mRNA

Replikace DNA

• při replikaci vznikají z jedné molekuly DNA dvě strukturně shodné molekuly dceřiné

• dochází k rozvinutí a uvolnění jednotlivých řetězců dvoušroubovice DNA (zanikají vodíkové vazby mezi bázemi nukleotidových párů)

• polynukleotidové řetězce slouží jako vzory (matrice), ke kterým se na základě komplementarity přiřazují volné nukleotidy (např. k nukleotidu, který obsahuje adenin se přiřazuje nukleotid s thyminem apod.)

• jednotlivé nukleotidy se mezi sebou spojují vazbami a vytvoří nový polynukleotidový řetězec, jehož pořadí nukleotidů je komplementárně určeno pořadím nukleotidů v matricovém řetězci