Replikace DNA
Replikace = zmnožení DNA
Z jedné molekuly DNA vzniknou dvě identické molekuly
probíhá v S-fázi buněčného cyklu. (S znamená syntéza)
obr.1 zjednodušené schéma buněčného cyklu
- Co potřebujeme na syntézu?
- nukleotidy (stavební materiál)
- enzymy
- ATP ( = energie)
- mateřská molekula DNA = matrice=templát
- Před S-fází
- nejprve musí dojít k reparačním (kontrolním) procesům v G1 fázi (opravit chyby, mutace, v DNA)
- syntéza 2'-deoxynukleosid 5'-trifosfátů dNTP (dATP-deoxyadenosintrifosfát, dTTP..
- Princip replikace:
- je tzv. semikonzervativní - jedno vlákno DNA je původní a druhé vlákno se podle původní dosyntetizuje (je nové)
- původní dvoušroubovice DNA se rozvolní tzn. přeruší se vodíkové můstky mezi dusíkatými bázemi a vlákna slouží jako matrice
- na původní rozvolněná vlákna se nasyntetizuje nové vlákno (dle komplementarity bazí)
- dvě výsledné dvoušroubovice obsahují po jednom originálním a jednom nově syntetizovaném řetězci
- z jedné DNA -> 2 DNA
Fáze replikace
- Začátek replikace
- místo začátku replikace se nazývá ori (od origin)
- u prokaryot dochází k replikaci od začátku do konce
- u eukaryot až tisíce míst ori
- každé počátek zajišťuje replikaci úseku DNA tzv. replikon
- Rozvolnění DNA
- terciární strukturu rozvolní gyrázy
- sekundární strukturu rozvolní helikázy (od slova helix)
- v místě ori působí helikázy
- enzymy narušují strukturu dvoušroubovice (helix) oběma směry
- v míst ori vzniká replikační bublina, která obsahuje dvě replikační vidlice
- smotávání řetězců a tvorbě vlásenkových struktur zabraňují SSB proteiny a topoizomerázy
- SSB proteiny - obalují báze, aby se nespojovaly
- topoizomerázy - snižují napětí
- bubliny se rozšiřují, až se spojí s dalšími
- Tvorba RNA primerů
po rozvinutí DNA helikázou je potřeba vytvpřit počáteční úsek primer
- RNA polymeráza
- může začít syntetizovat RNA bez primeru
- syntetizují RNA primery komplementárně odděleným templátům
- nemají opravnou exonukleázovou funkci (oprava chyb při replikaci - dosazení špatné nekomplementární báze)
- DNA polymeráza
- navauje se na primery = nedokáže syntetizovat DNA de novo (od počátku) nutný primer
- katalyzuje tvorbu kovalentních vazeb mezi nukleotidy -> energii získává ze štěpné reakce ATP
- mají opravnou exonukleázovou funkci
- pouze prodlužují řetězec zakončený nukleotidem s volnou 3' OH skupinou
- Pozn. k exonukleázové funkci: DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 10 na sedmou zreplikovaných bází (teoreticky může vzniknout spojení G – T a A – C, jsou ovšem mnohem méně stabilní)
obr.2 orientace vláken DNA
- Syntéza DNA
- tzv. vedoucí vlákno (the leading strand)
- potřebuje 1RNA primer
- dochází ke kontinuální syntéze DNA DNA-polymerázou
- tzv. opožďující vlákno (the lagging strand)
- potřebuje mnoho RNA primerů po určitých úsecích Okazakiho fragmenty
- diskontinuální syntéza
- syntézu primerů zajišťuje DNA dependentní RNA-polymeráza
- DNA-polymeráza prodlužuje fragmenty řetězce
- syntéza Okazakiho fragmentu končí při kontaktu s dalším RNA primerem
Obr. lagging and leading strand
- Odstranění primerů (nahrazení ribokuleotidů - RNA primerů, za deoxynukleotidy)
- exonuklázová opravná aktivita DNA-polymeráza
- odstranění bazí RNA
- DNA ligáza
- propojuje porušené úseky DNA dle komplementarity bazí
- opravuje porušené fosfodiesterové vazby
- vznik souvislého řetězce
- Konec replikovaného úseku
- terminace (ukončení) v místech ter
- navázání proteinu a helikáza nepostupuje dál
- Replikace telomer
- telomery mají zvláštní strukturu
- enzym telomeráza
- zabraňuje zkracování konců chromozomů během každého buněčného cyklu
- tento enzym mají aktivní např. kmenové buňky, nádorové buňky
- během replikace se telomery pravidelně zkracují (stárnutí) až se v jeden moment může buňka dělit, jelikož mám moc krátké telomery
Obr. funkce telomerázy
nemoc progerie - rychlé stárnutí, uvažuje se o vlivu helikáz, či telomeráz
Komentáře
Okomentovat