Základy genetikyold-biomikro.vscht.cz/vyuka/b1/Markova-07-Zaklady_genetiky.pdf · Pohlavní...
Transcript of Základy genetikyold-biomikro.vscht.cz/vyuka/b1/Markova-07-Zaklady_genetiky.pdf · Pohlavní...
Základy genetiky
Biologie I 7. přednáška
Pohlavní rozmnožování a dědičnost
7/2
Dědičnost přenos vlastností/predispozic rodičovského organismu na potomky přenos DNA s geny (chromosomální i extrachromosomální)
gen = základní jednotka dědičnosti, na chromosomu umístněn v lokusu
Rozmnožování - proces tvorby potomstva (zde ve smyslu celých organismů)
nepohlavní (vegetativní, asexuální) - klony (genetické kopie) pohlavní (generativní, sexuální) - potomek nese jedinečnou kombinaci genů získaných od obou rodičů
Améba dělící se mitoticky
100 µm
Mnohobuněčný nezmar (Hydra) množící se pučením (pupen: masa buněk vzniklá mitosou se vyvijí v nového jedince →
oddělení)
rodičovský
jedinec
pupen
Pohlavní rozmnožování a dědičnost
7/3
v důsledku náhodné kombinace genů (chromosomů rodičů) při oplození se potomek vzhledem liší od rodičů i sourozenců
Homo sapiens sapiens
Somatická buňka rodiče: 46 chromosomů (diploidní; 2n)
2 gonosomy (pohlavní chr.) 44 autosomů (22 párů)
Potomek:
46 chromosomů (2n) 2 gonosomy (pohlavní chr.)
22 párů autosomů
gameta otec 22 autosomů + gonosom (haploidní; n)
gameta matka 22 autosomů + gonosom (haploidní; n)
Karyotyp – soubor chromosomů, rozlišitelné podle tvaru a proužkování (uspořádaný a graficky znázorněný = karyogram) zde muž (46, XY) metafázní chromosomy izolované z leukocytů po barvení (proužky)
centromera
sesterské chromatidy
pár homologních chromosomů
Pohlavní rozmnožování a dědičnost
7/4
splynutí gamet (syngamie, oplození) za vzniku diploidní zygoty
Rozmnožovací cyklus živočichů
Adapto
váno z
Cam
pbell, Reece:
Bio
logy 6
th e
ditio
n ©
Pears
on E
ducation, In
c, publishin
g a
s B
enja
min
Cum
min
gs
Pohlavní rozmnožování a dědičnost
7/5
Časový nástup meiozy se v životních cyklech různých organismů může lišit
Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Meioza
7/6
redukční dělení (redukce počtu chromosomů a separace sesterských chromatid)
předchází jí replikace chromosomů
výsledkem jsou buňky nesoucí jednu sadu původních homologních autosomů (+ gonosom)
diploidní
buňka
Meioza
7/7
... 23 párů chromosomů = 223 = 8 388 608 možnosti...
1 pár homologních chromosomů = 2 možnosti... ... 2 páry homologních chromosomů = 4 možnosti... ... 3 páry homologních chromosomů
Počet možností při haploidním čísle n chromosomů je 2n Chromosomy/chromatidy se rozchází nezávisle Oplození je nahodilé (sejde se vždy 1 kombinace každého rodiče) 2 zdroje genetické variability potomků - v meioze je variabilita umocněna ještě dalším způsobem - překřižování
Meioza
7/8
Meiozu předchází meiotická interfáze s replikací chromosomů a zdvojením centrosomu
Každé dělení během meiosy pak probíhá ve 4 fázích (podobně jako mitoza)
1. profáze 2. metafáze 3. anafáze 4. telofáze
První dělení: meioza I tzv. heterotypické dělení – určité odlišnosti od mitozy – složitější v profázi Druhé dělení: meioza II tzv. homeotypické dělení – obdoba mitozy Interkineze – období mezi meiozou I a meiozou II
Meioza profáze I
7/9
může představova více než 90% času trvání meiozy Kondenzace chromosomů Mizí jadérka Vznikají kinetochory Párování homologních chromosomů a vznik synapsí (těsný podélný kontakt) Později chromosomové páry patrné jako tetrády (4 prokřížené chromatidy) V překříženích výměna homologických částí nesesterských chromatid (crossing-over) Místo překřížení = chiazma v tetrádě obvykle několik chiazmat Prodlužování mikrotubulů Oddalování centrosomů (= dělícího vřeténka) Rozpad jaderného obalu Napojování mikrotubulů na kinetochory
Meioza profáze I
7/10
5 stádií: i) leptotene – chromosomy přichyceny k jadernému obalu; homologní poblíž a silně kondenzují ii) zygotene – synapse: tvorba proteinového synaptonemálního komplexu mezi homologními chromosomy dvojice paralelních chromosomů = bivalent iii) pachytene – homologické části partnerských chromosomů „drženy“ naproti sobě, rozbalení DNA, crossing-over iv) diplotene – synaptonemální komplex se rozpadá (chiazmata přetrvávají), chromosomy dekondenzují a jsou transkripčně aktivní v) diakineze – chromosomy opět kondenzují
Meioza profáze I
7/11 The Molecular Biology of the Cell 6ed (Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P, Garland Science, 2015, ISBN 978-0-8153-4432-2)
Meioza metafáze I
7/12
Kinetochorové mikrotubuly jednoho pólu dělícího vřeténka napojeny k jednomu chromosomu z páru (na jednu stranu centromery) chiazmata se posouvají ke koncům chromosomů = terminální chiazmata (umožňuje oddálení centromer a usnadňuje správné napojení mikrotubulů) Tetrády seřazeny v metafázní destičce
Meioza anafáze I
7/13
Separace homologních chromosomů (zanikají tetrády) Každý chromosom (dvě sesterské chromatidy) transportován k opačnému pólu
Meioza telofáze I a cytokineze
7/14
Chromosomy pokračují v rozestupu a dosahují pólů Každý chromosom je stále tvořen dvěma sesterským chromatidami U některých druhů dekondenzace chromosomů, tvorba jádra i jadérka Cytokineze obvykle probíhá současně a tvoří se dvě haplodní buňky Živočišné buňky: zaškrcení Rostlinné buňky: fragmoplast Žádný z chromosomů se již nereplikuje Crossing-over mohl vyměnit části chromatid = sesterské chromatidy již nejsou geneticky identické
Meioza meiosa II
7/15
Tvorba dělího aparátu Chromosomy (dvě sesterské chromatidy)
kondenzované
Sesterské chromatidy odděleny a transportovány
k pólům
Všechny sesterské chromatidy správně napojeny na kinetochorové mikrotubuly
Sesterské chromatidy na metafázní destičce
Chromosomy (chromatidy) na opačných pólech Rozpad dělícího aparátu, tvoří se jádra Chromosomy despiralizují + jadérka
Výsledek: 4 dceřinné buňky geneticky odlišné mezi sebou i od mateřské buňky
Meioza
7/16
htt
p:/
/ww
w.v
cbio
.scie
nce.r
u.n
l/en/v
irtu
allessons/m
eio
sta
ge/
Meiosa – porovnání s mitosou
7/17
MITOSA MEIOSA
v somatických buňkách pohlavní rozmnožování
jedno dělení, vzniknou dvě dceřinné buňky dvě dělení, vzniknou čtyři buňky
v dceřiných buňkách je stejné množství chromosomů jako
v mateřské
počet chromozomů se zmenší na polovinu oproti mateřské
buňce
jedna pre-mitotická S-fáze pro každé dělení pre-meiotická S-fáze před oběma děleními
nedochází k párování homologních
chromosomů v profázi
v profázi I dojde k úplnému párování
homologních chromosomů
nedochází k rekombinaci běžně minimálně jedna rekombinace
mezi nesesterskými chromatidami
opačně orientované sesterské kinetochory shodně orientované sesterské
kinetochory v meiose I
v anafázi se centromery
od sebe oddělí
centromery se oddělují až v anafázi II,
v anafázi I zůstávají spojené
konzervativní proces, genetická informace dceřiných
buněk je identická s mateřskou
genetická informace vzniklých buněk se liší od mateřské
buňky
mateřská buňka může být diploidní i haploidní mateřská buňka musí být vždy diploidní (nebo násobek 2n)
Molecular Cell Biology, 8ed(Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh, Amon, Martin, 2016)
Meiosa – porovnání s mitosou
7/18 The Molecular Biology of the Cell 6ed (Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P, Garland Science, 2015, ISBN 978-0-8153-4432-2)
Mendelovská dědičnost
7/19
Gregor Johann Mendel (*1822 in Hynčice – †1884 in Brno) mnich (od 1843) a později opat (od 1868) v augistiánském kláštěře sv. Tomáše v Brně
od r. 1857 se zbýval křížením hrachu (Pisum sativum), dostupný v řadě odrůd 1865 práce Versuche über Pflanzen-Hybride vcelku bez povšimnutí, znovu objevena 1900
Hugo de Vries (NL)
Erich von Tschermak (A)
Carl Correns (D)
Mendelovská dědičnost
7/20
Křížil čisté (homozygotní) linie (P, F0), takové křížení označováno hybridizace Křížil hybridy F1 (1. filiální generace) → F2, v níž byl poměr forem znaku z P = 3:1
Mendelovská dědičnost
7/21
důležité termíny: Genom – kompletní genetický materiál daného organismu Alely – alternativní formy téhož genu (dvě alely v diploidním organismu) Homozygot – pár identických alel (čistá linie) Heterozygot – dvě rozdílné alely jednoho genu Genotyp – soubor všech alel v organismu Fenotyp – fyzické a fyziologické rysy (znaky) organismu
Adapto
váno z
Cam
pbell, R
eece: B
iolo
gy 6
th editio
n ©
Pears
on
Educatio
n, In
c, p
ublis
hin
g a
s B
enja
min
Cum
min
gs
Mendelovská dědičnost model dědičnosti pro dvě alely jednoho genu
7/22
homozygotní linie nesoucí dominantní alelu (P), která se na rozdíl od recesivní alely (p) projeví hybridizace 1. Zákon o uniformitě generace F1 při vzájemném křížení dvou homozygotů jsou potomci genotypově i fenotypově jednotní křížení tzv. monohybridů (jedinců u kterých sledujeme 1 znak) 2. Zákon o jednoduchých štěpných poměrech v F2
při křížení heterozygotů F1 může být potomkovi předána každá ze dvou alel se stejnou pravděpodobností nezávislá segregace alel → fenotypový štěpný poměr 3:1
Mendelovská dědičnost model dědičnosti pro dvě alely jednoho genu
7/23
Punnettův čtverec Heterozygotní rodiče fialoví (determinováno dominantní alelou P) Gamety: možnost P = ½ možnost p = ½ Šance zdědit genotypy PP =½×½=¼ Pp =½×½=¼ pP =½×½=¼ pp =½×½=¼ Pravděpodobnost u potomka 75% fialový a 25% bílý květ (3:1)
Mendelovská dědičnost model dědičnosti pro dvě alely jednoho genu
7/24
Testovací (zpětné) křížení odhalení genotypu křížením s recesivním homozygotem
v případě lidských vlastností raději rozbor rodokmenu
pro analýzu rizik u nemocí děděných jako jednoduché mendelovské znaky
Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Mendelovská dědičnost
7/25
3. Zákon o čistotě a plné kombinovatelnosti vloh vlohy pro znaky a vlastnosti se přenášejí z generace na generaci v čisté formě a vzájemně se nemísí (nezávislá segregace alel)
sledujeme 2 znaky současně (oba s možností dominance):
křížení tzv. dihybridů
(sledujeme 2 znaky)
→ fenotypový štěpný poměr 9:3:3:1
(zpětné křížení s yyrr poměr 1:1:1:1)
homozygotní P
generace F1
generace F2
samčí F1
gamety gamety
samičí F1
štěpný poměr 3:1 jako
u jednoho znaku
nebyl pozorován
alely segregují nezávisle
žluté, kulaté
zelené, kulaté
žluté, scvrklé
zelené, scvrklé
Adapto
váno z
Cam
pbell,
Reece
: B
iolo
gy 6
th e
ditio
n ©
Pears
on
Educatio
n,
Inc, publis
hin
g a
s B
enja
min
Cum
min
gs
Mendelovská dědičnost
7/26
štěpný poměr platí, pokud jsou geny na různých chromosomech
a jedním genem je determinován jeden fenotyp neovlivněný prostředím Adapto
váno z
Cam
pbell, R
eece: B
iolo
gy 6
th editio
n ©
Pears
on E
ducatio
n, In
c, p
ublis
hin
g a
s B
enja
min
Cum
min
gs
Mendelovská dědičnost speciální případy
7/27
neúplná dominance CR: alela barva červená Cw: alela barva bílá jen 1 alela CR genotyp F1 se vyjeví v F2 štěpný poměr 1:2:1 (není třeba zpětné křížení) znovu se objevily fenotypy z P = predispozice (geny/alely) se neztratily
7/28
Pleiotropie Gen ovlivní více než jeden fenotypový znak jedince Případ fenylketourie: - gen pro fenylalanin hydroxylasu na autosomu - mutace = recesivní alela; autosomálně recesivní onemocnění - porucha přeměny aminokyseliny fenylalaninu na tyrosin Fenotypové projevy: - mentální retardace, epileptické záchvaty - bledá pleť, modré oči, světlé vlasy (nedostatek tyrosinu pro tvorbu melaninu) - časté ekzémy a vyrážky
Mendelovská dědičnost speciální případy
7/29
Kodominance a vícealelové systémy
Případ dědičnosti krevních skupin: 3 alely pro dědičnost krevních skupin: Alela IA - antigen A na povrchu erythrocytů - protilátky proti B v séru (anti-B) Alela IB - antigen B na povrchu erythrocytů - protilátky proti A v séru (anti-A) Alela i - erythrocyt bez antigenu A nebo B - v séru protilátky proti A i B - 6 možných genotypů - fenotypy krevní skupina A, B, AB nebo 0
• IA a IB jsou vůči sobě kodominantní • IA a IB jsou vůči alele i dominantní
krevní skupina
geno- typy
sérum
erythrocyty po přidání séra
krevních skupin ve sloupci
Mendelovská dědičnost speciální případy
7/30
Polygenní dědičnost Účinky více genů na jednu fenotypovou vlastnost Fenotyp je dán součtem účinků genů (aditivní, kumulativní efekt) Pozn. pro znaky, měnící se v populaci plynule = znaky kvantitativní – velikost těla, barva kůže (rozdíl proti kvalitativním znakům = diskrétní znaky – např. krevní skupina)
Vliv prostředí na fenotyp norma reakce = různost fenotypů, které mohou vzniknout z jediného genotypu vlivem vnějšího prostředí norma reakce nulová – např. krevní skupiny, barva květu hrachu norma reakce nenulová – např. barva květu hortenzie zásaditá kyselá
půda
Genové interakce Na sledovaném kvalitativním znaku se podílí více než jeden gen Alely dominantní a recesivní
Mendelovská dědičnost speciální případy
Chromosomální základ dědičnosti
7/31
Fenotypy po křížení F1 … všichni červené oči F2 … červené:bílé = 3:1 (štěpný poměr odpovídá mendelovské dědíčnosti)
ALE: bílé oči pouze u samečků → → znak vázaný na chromosom X
Thomas Hunt Morgan
(1866 – 1945)
Drosophila melanogaster
sameček samička
divoký typ mutant
XY XX
homozygotní
P
generace
F1
vajíčka
generace
F2
spermie
vajíčka spermie
Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition ©
Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Chromosomální základ dědičnosti
7/32
Vazba vloh / genů na libovolném chromosomu
Znaky: barva těla a vývoj křídel
Alely:
b+ : normální šedé tělo
b : černé tělo (black)
vg+ : normální křídla
vg : zakrnělá (vestingal) křídla
rodiče v
zpětném
křížení
většina
potomků
nebo
Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Převahu rodičovských fenotypů vysvětluje vazba genů na jednom chromosomu. ale proč pak není poměr 1:1:0:0?
Chromosomální základ dědičnosti
7/33
Rekombinantní fenotypy jsou důsledkem crossing-over
Frekvence
rekombinace
gamety
dihybrid F1
šedé tělo,
normální křídla
dvojitý mutant
černé tělo,
zakrnělá křídla
ZPĚTNÉ
KŘÍŽENÍ
rodičovský fenotyp rekombinovaný fenotyp
replikace
MEIOZA I
a crossing-over
MEIOZA II
separace
chromatid
MEIOZA I a II
crossing-over
neutrální
rekombinantní
chromosomy
vajíčko spermie
vajíčko
spermie
potomci
křížení
(391 / 2300) x 100 = 17%
Adapto
váno z
Cam
pbell, R
eece: B
iolo
gy 6
th editio
n ©
Pears
on E
ducatio
n, In
c, p
ublis
hin
g a
s B
enja
min
Cum
min
gs
Fenotypy (tělo - křídla):
1. gray – normal
šedé – normální
2. Black – vestingal
černé – zakrnělá
3. Gray – vestingal
šedé – zakrnělá
4. Black – normal
černý– normální
{
{
83%
17%
Chromosomální základ dědičnosti
7/34
Morganovy zákony
1. Geny jsou lineárně uspořádány v chromosomech.
2. Geny jednoho chromosomu tvoří vazebnou skupinu.
Počet vazebných skupin = počet párů homologních chromosomů
3. Mezi geny homologického páru chromosomů může probíhat
genová výměna prostřednictvím crossing-over.
Frekvence crossing over je přímo úměrná vzdálenosti genů.
případ třech genů na chromosomu II
b, vg a cn (cinnabar, rumělka)
fenotyp cn: světlejší oči než
divoký typ
Frekvence rekombinací:
9% pro cn a b
9,5% pro cn a vg
17% b a vg
Vzdálenější geny – větší šance, že mezi nimi proběhne crossing-over
chromosom
frekvence rekombinace
Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Genové interakce
7/35
interakce bez změny štěpných poměrů 9:3:3:1 – reciproká interakce oba geny se projevují samostatně, interakce až na úrovni fenotypu
Barva plodu papriky: Alely: R – červený pigment ANO r – červený pigment NE Cl – rozklad chlorofylu ANO cl – rozklad chlorofylu NE (pomlčky v obr. = jakákoliv alela) objevují se fenotypy, které byly u rodičovských rostlin (P1 nebo P2) (pomlčka = jakákoliv alela)
výsledek zpětného křížení s rrclcl je 1:1:1:1
x x
Převzato z Nečásek a kol. Obecná genetika. SPN Praha 1979
Genové interakce
7/36
dominantní epistaze dominantní alela epistatického genu potlačí projev hypostatického genu (obdoba dominance)
Barva květů jiřiny: Alely: Y – žlutý pigment ANO I – pigment ‘slonová kost’ ANO y a i – pigment NE štěpný poměr v F2 12:3:1 přítomnost žlutého pigmentu překryje barvu slonové kosti výsledek zpětného křížení F1 s yyii je 2:1:1
Převzato z Nečásek a kol. Obecná genetika. SPN Praha 1979
F2 YI Yi yI yi
YI YYII YYIi YyII YyIi
Yi YYIi YYii YyIi Yyii
yI YyII YyIi yyII yyIi
yi YyIi Yyii yyIi yyii
Genové interakce
7/37
recesivní epistaze gen v homozygotně recesivní stavu potlačí/neumožní projev alely druhého genu
Barva květů šalvěje: Alely: P / p – červený pigment ANO / NE A / a – methylace červeného pigmentu = fialová ANO / NE štěpný poměr v F2 9:3:4 výsledek zpětného křížení F1 s ppaa je 1:1:2
Převzato z Nečásek a kol. Obecná genetika. SPN Praha 1979
F2 PA Pa pA pa
PA PPAA PPAa PpAA PpAa
Pa PPAa PPaa PpAa Ppaa
pA PpAA PpAa ppAA ppAa
pa PpAa Ppaa ppAa ppaa
Genové interakce
7/38
komplementarita alespoň jedna dominantní alela obou genů
Barva květů hrachoru: Alely: C a R – červený pigment ANO produkt C je stále bezbarvý štěpný poměr v F2 9:7 výsledek zpětného křížení F1 s ccrr je 1:3
Převzato z Nečásek a kol. Obecná genetika. SPN Praha 1979
F2 CR Cr cR cr
CR CCRR CCRr CcRR CcRr
Cr CCRr CCrr CcRr Ccrr
cR CcRR CcRr ccRR ccRr
cr CcRr Ccrr ccRr ccrr
Genové interakce
7/39
inhibice dominantní alela “inhibitoru” zamezí projevu druhého genu (inhibitor sám jiný projev nemá)
Barva peří kura domácího: Alely: C / c – červený melanin ANO / NE I / i – inhibice depozice melaninu v keratinu peří ANO / NE štěpný poměr v F2 13:3 výsledek zpětného křížení F1 s ccii je 3:1
Převzato z Nečásek a kol. Obecná genetika. SPN Praha 1979
F2 CI Ci cI ci
CI CCII CCIi CcII CcIi
Ci CCIi CCii CcIi Ccii
cI CcII CcIi ccII ccIi
ci CcIi Ccii ccIi ccii
Genové interakce
7/40
duplicita (nekumulativní) dva geny téhož účinku a postačuje jedna dominantní alela
Tvar šešule kokošky patuší tobolky: Alely: T1 nebo T2 – zajistí normální tvar t1 a t2 v homozygotně recesivním stavu – špičatý tvar štěpný poměr v F2 15:1 výsledek zpětného křížení F1 s ccii je 3:1
Převzato z Nečásek a kol. Obecná genetika. SPN Praha 1979
Genové interakce polygenní dědičnost
7/41
Zjednodušený model polygenní dědičnosti barvy kůže 3 geny: - alely A, B, C – tmavá kůže (v obr. černé tečky bez rozlišení alel) - alely a, b, c – světlá kůže (v obr. bílé tečky bez rozlišení alel) - vztah neúplné dominance například zbarvení AaBbCc = AABbcc barvu kůže ovlivní i vlivy prostředí (→spojitá Gausova křivka)
Adapto
váno z
Cam
pbell, R
eece
: Bio
logy 6
th editio
n ©
Pears
on E
ducatio
n, In
c, p
ublis
hin
g a
s B
enja
min
Cum
min
gs
Molekulární biologie
7/42
Centrální dogma molekulární biologie
Molekulární biologie
7/43
Replikace je semikonzervativní Každý řetězec původní dvojšroubovice slouží jako templát (matrice) pro syntézu nového komplementárního vlákna
Nové řetězce jsou syntetizovány jako Vedoucí řetězec (leading strand): kontinuální molekula Opožďující se řetězec (lagging strand): diskontinuální syntéza krátkých DNA (Okazakiho fragmenty); pro dokončení celého vlákna - degradace primerů RNA, dosyntetizování DNA a spojení (ligace)
G C
A T
G C
G C
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
C
C C
C
H H
H
H H
OH
OH O
3
konec
5 konec
3 konec
templátový řetězec nový řetězec
primer RNA
3
5
3
5
5
helikasa rozbaluje dsDNA
= replikační vidlice
leading
strand
lagging strand
DNA polymerasa
DNA ligasa Okazakiho
fragment
5
7
6
4
3
2
1 4
3 2
1
5
konec
3
DNA polymerasa připojí
další nukleotid na 3’ uhlík
(-OH) ribosy nukleotidu
předchozího.
DNA polymerasa
3
původní řetězec (templát)
původní
DNA
● Nový řetězec syntetizován na základě komplementarity bazí
● Replikaci katalyzuje DNA polymerasa (v počátku replikace vyžaduje primer RNA poskytující 3’OH ribosy)
● DNA se rozbalí a dojde k oddělení vláken
Nerozbalené
dvojšroubovice
DNA
G
G
G
T
A
A
C
C
3' 5'
A T
C G
A T A
G
G C C G
A
oblast
dokončené
replikace původní
řetězec
nový
řetězec
C C A A
T T
G G
T A
T A
C G
A T
A T
A
C G A T A
T A
T A
G C
G A
G
T
A
C
G
C
G
A
oblast
probíhající
replikace
C
Molekulární biologie
7/44
Replikace
Prokaryota
jeden počátek replikace na cirkulárním chromosomu jedna „replikační bublina“ rostoucí oběma směry
Eukaryota
mnoho počátků replikace na lineárním chromosomu replikační vidlice rostou oběma směry a tvoří replikační bublinu po setkání vidlic/bublin jsou nové řetězce kovalentně spojeny
Molekulární biologie
7/45
Genetická informace je přepsána (transkribována) do sekvence RNA Přepis začíná sestavením komplexu RNA polymerasy na promotoru genu a oddělením vláken DNA (promotor: specifická sekvence před přepisovanou oblastí) Přepis končí terminací transkripce (specifické sekvence nebo proteinové faktory) Transkripce genu není nahodilá - konstitutivní – stálá (housekeeping geny) - podléhá indukci - podléhá represi
Transkripce
Molekulární biologie
7/46
Transkripce
Eukaryota Pre-mRNA obsahuje kódující sekvence (exony) a intervenující nekódující sekvence (introny) Transkript je dále vybaven nekódovanými nukleotidy (na 3‘ konci nukletidem tvořícím „čepičku“ a na 5’ konci je modifikován polyadenylací Introny jsou vystřiženy (sestřih RNA, splicing) a exony spojeny v kontinuální kódující řetězec (introns occuring in between exons are to be excised through RNA splicing) Sestřih probíhá v jádře, katalyzován nukleoproteinovým komplexem (spliceosomem)
Prokaryota mRNA je v podstatě připravena na translaci bez úprav možnost kontinuální polycistronní mRNA: transkripce operonu (tandemně uspořádané kódující sekvence několika proteinů pod kontrolou jednoho promotoru)
Molekulární biologie
7/47
Translace
na ribosomu prerekvizity: ribosomy, mRNA, tRNA, energie, aminokyseliny a info o jejich pozici molekula tRNA má 2 vazebná místa: antikodon (vodíkové můstky, komplementarita) místo pro vazbu aminokyseliny (kovaletní vazba) kodon tvořen 3 bázemi 64 možných kombinací: - 3 kodony jako info pro STOP translaci - 61 jako info o identitě připojované aminokyseliny
Molekulární biologie
7/48
Translace