Exprese genu
RNDR. MICHAELA KLEMENTOVÁ; 2018/2
…..JE VYJÁDŘENÍ INFORMACE OBSAŽENÉ V GENU (DNA) DO BÍLKOVINNÉ STRUKTURY

Centrální dogma molekulární biologie
Přenos genetické informace  v živých organismech vždy
DNA  RNA  protein

Replikace
l= zdvojení DNA
lje proces tvorby kopií molekuly DNA, čímž se genetická informace přenáší z jedné molekuly DNA
(templát, matrice) do jiné molekuly stejného typu (tzv. replika)
lcelý proces je semikonzervativní, tzn. každá nově vzniklá molekula DNA má jeden řetězec z původní
molekuly a jeden nový, syntetizovaný

Replikace
lCelý proces probíhá semidiskontinuálně – vedoucí řetězec se syntetizuje kontinuálně, váznoucí
řetězec se syntetizuje diskontinuálně – Okazakiho fragmenty
ldochází k řazení nukleotidů jeden za druhým, a to podle vzorové původní molekuly DNA
lvýsledkem tohoto řazení nukleotidů je nakonec kompletní DNA daného organizmu, v podstatě identická
kopie původní DNA

Replikace
Enzymy:
uDNA polymeráza, DNA primáza – katalyzuje polymeraci
uDNA helikáza, DNA topoizomeráza, DNA ligáza
uIniciátorové a stabilizační enzymy

Replikace
lje v základních rysech stejná u všech organizmů a obecně je možné její průběh rozdělit do tří
základních kroků:
lIniciace – rozpletení dvoušroubovice DNA, vznik replikační vidlice a navázání enzymatického
komplexu
lElongace – přidávání nukleotidů a postup replikační vidlice
lTerminace – ukončení replikace

Replikace
Iniciace
lzačíná připojením primerů na specifických místech – počátcích replikace
lEukaryota – i několik tisíc replikačních počátků
lBakterie – jeden počátek
lEnzymatické rozvolnění vlákna mateřské DNA

Replikace
Elongace
lDNA polymerázy provádí syntézu nových řetězců
Terminace
lUkončení replikačního procesu

Replikace
lBakterie – replikace má jeden nebo několik set replikačních počáteků (nukleoid – jedna kruhová
DNA), replikace probíhá v kruhu
lEukaryota – více replikačních počátků, složitější enzymatické děje
lViry – popsaný proces využívají jen některé viry, své modifikace

Replikace – replikační aparát



Transkripce
l= „přepis“ z DNA do mRNA
lje proces, při němž je podle genetické informace zapsané v řetězci DNA vyráběn řetězec RNA.
lprobíhá u všech známých organizmů včetně virů. U bakterií se odehrává volně v cytoplazmě, u
některých vyšších organizmů (tzv. eukaryota  probíhá v buněčném jádře)
lV centru transkripce stojí enzym RNA polymeráza, schopný podle vzoru v podobě DNA vyrábět kopii v
podobě RNA

Transkripce
lNejdříve se rozplete dvoušroubovice DNA, která se skládá z jednotlivých genů
lRNA polymeráza se naváže na začátek genu a začne na nukleotidy DNA připojovat komplementární
nukleotidy RNA
lKdyž se do mRNA přepíše celý gen, jednořetězcová lineární molekula mRNA se odpojí a v typickém
případě putuje k ribozomu, kde z ní v procesu translace vzniká bílkovina.

Transkripce
Fáze:
uIniciace – rozvine se dvoušroubovice DNA, začne se vytvářet RNA za´účasti RNA polymerázy
uElongace – prodlužování řetězce
uTerminace – ukončení transkripce a uvolnění RNA molekuly; následuje několik posttranskripčních
úprav, které ovšem nejsou součástí procesu transkripce




Transkripce
Posttranskripční úpravy
u„Splicing“ …sestřih
uSpočívá ve vystřižení nekodujících částí = intronů z původních vlákna a vlákno je dále tvořeno
exony = kodující část vlákna, která jsou k sobě enzymaticky spojena

Translace
l= překlad
lTranslace neboli proteosyntéza je překlad nukleotidové sekvence mRNA do
sekvence aminokyselin proteinu
lProces probíhá na ribosomech a jednotlivé aminokyseliny jsou zařazovány podle pravidel genetického
kódu

Translace






Translace






Translace



Translace
Pro translaci jsou zapotřebí:
uRNA molekuly:
mRNA (informační) – nese informaci o pořadí aminokyselin
rRNA (ribosomální) - stavební jednotky ribosomu (kromě proteinů)
tRNA (transferová) – přenašeč aminokyselin při syntéze proteinů na ribosomu
uenzymy podmiňující jednotlivé reakce (eIF, GTP, ATP, aminokyseliny atd.)

Translace
lu prokaryot:
-translace probíhá současně s transkripcí → tedy na jednom konci vznikající molekuly mRNA probíhá
již translace a na druhém pokračuje transkripce;
lu eukaryot:
-transkripcí vzniká hnRNA (pre-mRNA) a následně dochází k posttranskripčním úpravám;
-definitivní molekula mRNA je nejprve transportována z jádra do cytoplazmy pomocí transportních
proteinů → pak teprve dochází na ribosomech k translaci;
-proteiny, které vznikají na volných ribosomech, zůstanou pro buňku;
-proteiny vzniklé na ribosomech endoplazmatického retikula pak buňka transportuje do
extracelulárního prostoru.

Translace
Iniciace
uiniciační tRNA (zvláštní tRNA přenášející AMK Methionin: Met-tRNAiMet), GTP (potřebný zdroj
energie)…
ukomplex je navázán na malou podjednotku (40S) ribosomu;
uk této malé podjednotce ribosomu připojena molekula mRNA
uza pomoci energie získané štěpením ATP se molekula mRNA posunuje po malé jednotce ribosomu tak
dlouho, dokud nenarazí na první triplet AUG (triplet pro Met) → dojde k otevření čtecího
rámce (mechanismus zajišťující čtení informace po trojicích basí mRNA) a zahájení translace;
uvzniklý komplex je následně spojen s větší podjednotkou ribosomu za pomoci energie uvolněné
štěpením GTP

Translace
Elongace:
ucelý děj (systém kodon na mRNA – antikodon na tRNA) se opakuje až do doby, než je na molekule mRNA
nalezen některý stop-kodon = terminační kodon (UAA, UAG, UGA);
Terminace:
upak nastupuje další bílkovinný faktor (RF), který hotový polypeptid uvolní z ribosomálního
komplexu.







lKlíčová slova: genová exprese, replikace, transkripce, translace, proteosyntéza, DNA-polymeráza,
RNA-polymeráza, genetický kod a jeho vlastnosti