Replikace DNA

Replikace DNA je přenos informace z DNA do DNA. Je to tedy schopnost zajišťující dědičnost.

Obsah 1 Obecná charakteristika 2 Proces replikace 3 Odkazy 3.1 Související články 3.2 Externí odkazy 3.3 Zdroj

upravit Obecná charakteristika

• Při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné dceřinné DNA – každá s jedním vláknem z původní DNA → jedná se tedy o semikonzervativní proces, kdy nově vzniklá dvoušroubovice má vždy jedno vlákno původní a druhé vlákno nově syntetizované.
• Uplatňuje se při rozmnožování, kdy zajišťuje identitu genetické informace obou dceřinných buněk.
• Pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci.
• Rychlost replikace v živočišných buňkách se odhaduje na 0,5–0,15 μm/min ← je to opravdu pomalý proces, proto probíhá na více místech současně.

upravit Proces replikace

• Místa, kde dochází k replikaci, se nazývají replikony.
  • Počet replikonů v buňce není konstantní → u rychle se množících buněk je jich více než u buněk množících se pomalu.
  • Replikace neprobíhá na všech replikonech současně → obecně, v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu, začíná později.
• Klíčovou roli při replikaci DNA mají enzymy zvané DNA polymerázy:
  • U člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označovaných jako DNA–dependentní DNA–polymerázy (v živočišných buňkách pět typů).
  • Pro všechny typy DNA polymeráz platí:
    • Potřebují matrici = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk.
    • Při své práci vždy postupují od konce 5' ke konci 3'.
    • Potřebují mít k dispozici volný konec 3' nukleotidu, na který připojí fosfodiesterickou vazbou 5' místo nově zařazeného nukleotidu → nově zařazované nukleotidy jsou používány ve formě nukleotidtrifosfátů → odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby.
  • DNA polymeráza nemůže zahájit syntézu de novo, ale připojuje pouze nový nukleotid na 3' pozici nukleotidu předchozího.
• Aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky (tj. nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny enzymem helikázou.
  • Místa, kde tato narušení vzniknou, jsou označovány jako replikační počátky.
    • U bakterií bychom takovýto počátek našli pouze jeden.
    • Lidská DNA vytváří replikačních počátků okolo 10 000 ← to jí také umožňuje zreplikovat se v poměrně krátké době.
  •  Primáza (= DNA–dependentní RNA–polymeráza) vytváří na začátku replikovaného úseku nového vlákna DNA krátký RNA primer („očko“) – na jeho 3' konec může DNA polymeráza připojit první nukleotid nového vlákna DNA.
• Vzhledem k tomu, že jsou obě vlákna DNA antiparalelní (konci 5' jednoho vlákna odpovídá konec 3' vlákna druhého) a vzhledem k tomu, že DNA polymeráza syntetizuje „jednosměrně“ (od 5' k 3'), může souvisle probíhat replikace pouze na jednom vlákně:
  • Na tomto vlákně tedy replikace (kterou provádí δ – polymeráza) probíhá rychleji a vlákno se označuje jako vlákno vedoucí.
  • Na druhém (opožděném) vlákně probíhá replikace po částech – tzv. Okazakiho fragmentech ← replikace je zde pomalejší, je prováděna α – polymerázou, která má primázovou aktivitu.
• Na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeráz podílí řada enzymů, jejichž úlohou je:
  • rozvinout suprahelikální strukturu – gyráza;
  • rozvinout Watson – Crickovu dvoušroubovici – helikázy.
• Poté, co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena.
• DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 10⁻⁷ zreplikovaných bází (teoreticky mohou vznikat i dvojice G – T a A – C, jsou ovšem mnohem méně stabilní).
• Navíc má DNA polymeráza sama korekční funkci (v případě chyby provádí i opravu, spočívající ve vystřižení a zařazení správné báze) ← touto metodou jsou pravděpodobně odstraněna i očka RNA a pak enzym ligáza spojí jednotlivé fragmenty do souvislého řetězce.

upravit Odkazy

upravit Související články

• DNA
  • Struktura DNA
  • Transkripce
  • Posttranskripční úpravy
  • Transkripční faktory
  • Translace
  • Posttranslační úpravy
• Fáze buněčného cyklu

upravit Externí odkazy

• Replikace DNA (česká wikipedie)
• DNA replication (anglická wikipedie)

upravit Zdroj

ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11. 2. 2010]. <http://www.stefajir.cz>.