DNA či RNA sekvence kódující řadu proteinů jsou již dobře známy. Komplementární oligonukleotidy v délce 10 - 20 bází je možné vytvořit v automatickém přístroji na syntézu DNA, další sekvence - až několik tisíc bází - je možné vnést do organizmu pomocí vhodného virového nosiče - jako matrice pro syntézu RNA slouží vždy jen jedno vlákno duplexu DNA = kódující vlákno ŕ vznikající řetězec RNA je svou nukleotidovou sekvencí identický s druhým (komplementárním) vláknem duplexu DNA (jen místo thyminu ŕ uracil - komplementární s adeninem ATP,GTP) a dodávají energii polymerizační reakci. DNA-polymerasa se neoodděluje od DNA po každém přidání nukleotidu, ale zůstává navázána na DNA a během polymerace se podél ní pohybuje. DNA-polymerasa je schopna syntetizovat nové vlákno pouze prodlužováním 3'-konce DNA Nově syntetizovaný řetězec DNA je označován jako 1. vlákno cDNA. PRIMERY • Pro iniciaci syntézy jsou nejčastěji jako primery využívány poly-dT (komplementární úseky k poly-A, které je na konci každého genu) nebo se využívá směs náhodných hexanukleotidů
K ssDNA je syntetizováno komplementární vlákno DNA. Vzniklne dvouvláknová molekula DNA, která se cirkularizuje. 4. REPLIKACE: +RNA RETROVIRY (a) Cirkulární ddDNA vstupuje do jádra hostitelské buňky a je zabudována do jejího genomu. Zabudovanou DNA v hostitelském genomu nazýváme provirovou DNA nebo provirus. 7 8 9 10 11 1 Genová exprese: cesta od DNA k RNA a proteinu Informační kapacita DNA Přepis genetické informace z DNA do RNA: transkripce převedení informace v podobě sekvence deoxyribonukleotidů v DNA do sekvence ribonukleotidů v RNA (transkriptu) informace si uchovává podobnou chemickou povahu jedno vlákno DNA genu se použije jako templát pro syntézu komplementárního vlákna RNA kóduje-li transkript protein, podrobí se translaci na ribozomech, tj. informace skrytá v sekvenci. bublinách).V dceřinné molekule DNA je jedno vlákno z mateřské molekuly a jedno vlákno nové. U prokaryot se obvykle tvoří jedno replikační očko, u eukaryot je DNA rozsáhlejší a replikace paralelně probíhá v několika replikačních bublinách. Na oddálených vláknech DNA se jako na matrici syntetizuje komplementární.
Při této teplotě primery aktivně nasedají na specifická místa DNA. Tento krok probíhá 20-60 sekund. Při syntéze DNA (elongace) dochází k samotné syntéze DNA. K primerům se připojuje DNA polymeráza a s pomocí volných nukleotidů se syntetizuje komplementární vlákno DNA Vlákna DNA i RNA jsou vytvářena kopírováním templátového vlákna DNA. Každé vlákno, které je syntetizované je podle informace, která preexistuje. Vlákno nukleové kyseliny roste ve směru 5' <== 3'. RNA polymerázy mohou samy začít syntézu vlákna, zatímco DNA polymerázy vyžadují primer(ové vlákno) Sekvenován násiednè *DNA. Vznikiá dvoušroubovice DNA je zabudována do genomu hostitele. *RNA vlákno sloŽí pro ptepis do proteinú, -RNA vlákno je ptepsáno do *RNA, která následnè slouŽí k syntéze nových virových —RNA. K vláknu virové DNA je syntetizováno komplementární vlákno Vzniklá dsDNA j
Antisense vlákno slouží jako templát pro transkripci a obsahuje komplementární nukleotidovou sekvenci k transkribované mRNA. Proto je antisense řetězec zodpovědný za translaci proteinů. Hlavním rozdílem mezi sense a antisense vláknem je to, že sense vlákno není možné přepisovat do mRNA, zatímco antisense vlákno slouží jako templát pro transkripci DNA - Deoxyribonucleic acid, deoxyribonukleová kyselina. Jde o nukleovou kyselinu, jejíž cukernou složkou je 2'-deoxyribóza. Báze jsou tvořeny především čtveřicí adenin, thymin, guanin a cytosin; vzájemně komplementární jsou nukleotidy s adeninem a thyminem, a nukleotidy s cytosinem a guaninem Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Věra Pavlátová. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785. Provozuje Národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků (NÚV) +RNA vlákno je enzymem reverzní transkriptázou , přepsáno do -DNA a následně +DNA. Vzniklá dvoušroubovice DNA je zabudována do genomu hostitele. Virová DNA je přepsána do mRNA a v ribozómech překládána do řetězců aminokyselin. K vláknu virové DNA je syntetizováno komplementární vlákno Vzniklá dsDNA j Asymetričnost replikační vidličky DNA polymerázy mohou polymerizovat komplementární vlákno pouze ve směru 3´-5´ na templátovém řetězci! Jeden řetězec tudíž roste diskontinuálně tzn., že jsou ve směru 5'→ 3' syntetizovány krátké úseky DNA (Okazakiho fragmenty)
Základní princip DNA počítačů spočívá v párování vláken - jde tedy o totéž, co činí z deoxyribonukleové kyseliny i nositelku dědičnosti v živých organismech. Tzv. komplementarita bází znamená, že komplementární, zrcadlové řetězce DNA vydrží vedle sebe (viz populární dvojšroubovice) 1. vlákna DNA se rozpojí, na jedno vlákno DNA nasedají nukleotidy RNA podle principu komplementarity A = U, C Je tvo řena cca 80 nukleotidy, mnohé z nich jsou navzájem komplementární, takže molekula vytvá ří smy čky (struktura jetelového listu). Na jedné ze smy ček je zvláštní trojice bází - antikodon komplementární vlákno DNA a v následujcícím kole replikace dvoušrouboviciDNA §Tato DNA je zvána komplementární DNA, neboli cDNA. cDNA. Title: Klonování Author: Michal Created Date Tento enzym vytváří komplementární vlákno nalezením správné báze prostřednictvím komplementárního párování bází a jeho vazbou na původní vlákno. Protože DNA polymerázy mohou prodloužit řetězec DNA pouze ve směru 5 'až 3', používají se různé mechanismy ke kopírování antiparalelních řetězců dvojité. Slovo komplementární se mi líbí. Doposud jsem ho nepoužila v tomhle kontextu. Používá se v souvislosti s DNA a jeho čtyřmi bázemi (purinové a pyrimidinové), které se kombinují navzájem v přesně daném vztahu. Když se vlákno DNA dvoušroubovice rozmotá, vytvoří se komplementární vlákno a DNA se znovu svine
Replikované DNA vlákno je navíc komplementární k templátovému vláknu, zatímco genová duplikace je opakování části genu. Replikace a duplikace jsou dva mechanismy, které zvyšují množství DNA uvnitř jádra. Vyskytují se ve fázi S buněčného cyklu před jaderným dělením Napište komplementární řet ězec k uvedenému řet ězci DNA: 5´CGTACGGTTCGATGCACTGTACTGC 3´ 3´GCATGCCAAGCTACGTGACATGACG 5´ Napište vlákno mRNA vzniklé transkripcí molekuly DNA, pokud antikódující řet ězec (matrice, negativní) je ten uvedený, ne dopln ěný: GCAUGCCAAGCUACGUGACAUGAC Nukleotidy v roztoku se přidají k navázaným primerům pomocí DNA polymerázy a vytvoří nové vlákno DNA, které je komplementární k původnímu vláknu. Začíná se přitom v oblastech označených primery. Výsledkem elongace jsou dvě identické kopie originální DNA DNA-polymeráza je schopná syntetizovat komplementární vlákno podle templátu jednovláknové DNA tak, že přidává k existujícímu úseku druhého vlákna nové nukleotidy ve směru 5' > 3'. K tomu kromě templátového vlákna a nukleotidtrifosfátů potřebuje krátký existující úsek druhého vlákna, tzv. primer, který můžeme. Během replikace DNA přečte DNA polymeráza existující / templátové vlákno DNA, zatímco syntetizuje nové komplementární vlákno DNA do templátu. Přidává nukleotidy k 3'konci rostoucího řetězce, vždy po jednom nukleotidu. Kromě toho je DNA polymeráza zapojena do korekce syntetizované DNA. Klíčové oblasti pokryty . 1
Základní pojmy 50 let od zobrazení modelu DNA Nobelova cena za biologii 1953 DNA - nositelka dědičnosti živých organismů Složení DNA Nukleotid Stavba nukleotidu DNA Báze - A T G C RNA RNA - stavba nukleotidu Komplementární báze Odlišnosti DNA a RNA RNA - složení Modelové organismy - pro výzkum DNA Octomilka obecná. Co je Antisense Strand DNA? Šablona, která je transkribována, je známa jako antisense vlákno DNA. Tento řetězec se také označuje jako mínus řetězec, nekódující řetězec nebo templátový řetězec. Je to komplementární vlákno ke sense vláknu a mRNA. Uracil je přítomen v RNA místo thyminu Vzniká tak polynukleotidové vlákno. DNA, neboli kyselina deoxyribonukleová má molekulu tvořenou dvěma polynukleotidovými řetězci. Její cukerná složka je 5C cukr 2-deoxy-D-ribosa. Jako dusíkaté báze jsou zastoupeny deriváty purinu (adenin, guanin) a pyrimidinu (cytosin, thymin). Mezi N-bázemi protějších vláken dochází k.
vedoucí vlákno DNA je syntetizováno ve směru 5' 3' kontinuálně která vyplní mezeru vytvořením komplementární kopie templátu DNA 3) ligace pomocí DNA ligázy, která zacelí mezeru v cukr-fosfátové kostře. Kontrolní otázky Co je to gen DNA je dvojitá šroubovice, což znamená, že má dvě zkroucené prameny, které se navzájem doplňují, což odpovídá pravidlům párování bází, zatímco RNA je na druhé straně pouze jednovláknová a vytvořená ve většině eukaryotů tím, že tvoří komplementární vlákno k jediné DNA pramen Hotové vlákno se potom z DNA oddálí. Obsahuje kodony komplementární ke kodonům DNA. Tento proces probíhá v buněčném jádře. Syntetizovaná m-RNA jádro opouští a dostává se do cytoplazmy. 2. Translace. Překlad genetické informace m - RNA do pořadí aminokyselin v peptidovém řetězci
Během sekvenačního procesu se komplementární vlákno syntetizuje pomocí DNA polymerázy ukotvené na dně každé jamky. Fluorescenční značka je umístěna na fosfátové skupině nukleotidu, což má za následek uvolnění záblesku zároveň s jeho inkorporací Replikace DNA = tvorba kopií molekul nukleových kyselin, zajišťující přenos z DNA do DNA Replikace DNA Dvojšroubovice se rozplétá a oba řetězce slouží jako matrice pro syntézu komplementárních řetězců Vzniknou dvě molekuly DNA, každá má jedno původní vlákno a jedno nově syntetizované Syntéza DNA Vlákno DNA je. Nejdříve se od sebe oddělí obě vlákna tvořící kostru dvoušroubovice. K tomu dojde přerušením vazeb mezi páry bází, čímž se obě vlákna stanou předlohou, podle které se vyrobí nové komplementární dceřiné vlákno. K replikaci DNA dochází před buněčným dělením. Replikace DNA probíhá obvykle bez problémů
vytvořené vlákno DNA. je . s původním vláknem DNA: komplementární. identické. Replikace dvouřetězcové DNA probíhá semikonzervativním způsobem, pro který je charakteristické, že se dvoušroubovice rozplétá a oba její řetězce slouží jako matrice pro syntézu komplementárních řetězců.V obou výsledných molekulách je vždy zachováno jedno vlákno z původní molekuly. Tento způsob replikace zajišťuje, že každá dceřiná molekula DNA. Původně byla používána výhradně jednořetězcová DNA, s postupem času však byly vypracovány protokoly umožňující analyzovat jednořetězcovou DNA připravenou z dvouřetězcové přímo v sekvenační reakci. Další složkou je replikační enzym DNA polymeráza, který syntetizuje komplementární vlákno k sekvenované DNA Asymetričnost replikační vidličky • DNA polymerázy mohou polymerizovat komplementární vlákno pouze ve směru 3´-5´ na templátovém řetězci! • Jeden řetězec tudíž roste diskontinuálně tzn., že jsou ve směru 5'→ 3' syntetizovány krátké úseky DNA (Okazakiho fragmenty)
Molekulární základy dědičnosti Proteosyntéza Irena Svobodová Gymnázium Na Zatlance Proteosyntéza = výroba bílkovin 2 fáze: 1. genetická informace je nejprve zkopírována z DNA do mRNA přepis informace z DNA do RNA transkripce 2. informace je přeložena z pořadí bazí v RNA do pořadí aminokyselin v bílkovině překlad translace Přenos genetické informace Transkripce. Antisense vlákno slouží jako templát pro transkripci a obsahuje komplementární nukleotidovou sekvenci k transkribované mRNA. Proto je antisense řetězec zodpovědný za translaci proteinů. Hlavním rozdílem mezi sense a antisense vláknem je to, že sense vlákno není možné přepisovat do mRNA, zatímco antisense vlákno slouží. Vlákno DNA má sekvenci: ATT CGT CGG TCA. Jakou sekvenci má druhé komplementární vlákno DNA? a) TAA GCU GCC AGT b) GCC ATG ATT GAC c) TAA GCA GCC AGT d) UAA GCU GCC AGU 16.Endosymbiózou prokaryotních buněk v průběhu evoluce buňky vznikly: a) ribozomy b) mitochondri Zchlazení na teplotu při níž dojde k navázání primerů (primery krátké + v nadbytku -> nasednou spíše než komplementární vlákno) Southern - přenos fragmentů DNA z agarózového nebo polyakrylamidového gelu, v němž probíhala elektroforéza, na nitrocelulózovou nebo nylonovou membránu
Typy DNA B DNA (nejčastější) - jedná se o pravotočivou dvoušroubovici o četnosti zhruba 10 bází na závit. báze tvořící pár leží vždy v jedné rovině. dvoušroubovice DNA má na svém povrchu dva typy žlábků (malý a velký). A DNA - opět se jedná o pravotočivou dvoušroubovici; má 11 párů bází n Nukleotidy a priméry. Nukleové kyseliny jsou makromolekulární látky, jejichž základní stavební jednotkou je nukleotid. Nukleotid se skládá ze tří částí: 1. cukerné složky - pentózy (monosacharid s pěti uhlíky), DNA obsahuje 2-deoxy-D-ribózu, RNA obsahuje D-ribózu. 2. dusíkaté báze - je navázána na. Ke třídění molekul DNA se používá nejčastěji agarózový gel, pro menší molekuly pak také polyakrylamidový gel. Agarózový gel připravíme smícháním agarózy a TAE nebo TBE pufru. Takovouto směs zahřejeme a po zchladnutí na požadovanou teplotu nalijeme do připravené formy s hřebínkem b) tRNA nese genetickou informaci z DNA do místa proteosyntesy. c) Antikodon tRNA se páruje s kodonem mRNA. 41. Při procesu transkripce slouží jako templát: a) vlákno mRNA b) vlákno DNA c) vlákno tRNA 42. Mezi posttranslační modifikace nepatří a) tvorba disulfidových můstků; b) připojení prostetických skupin Asymetričnost replikační vidličky • DNA polymerázy mohou polymerizovat komplementární vlákno pouze ve směru 3´-5´ na templátovém řetězci! • Jeden řetězec tudíž roste diskontinuálně tzn., že jsou ve směru 5'→ 3' syntetizovány krátké úseky DNA (Okazakiho fragmenty) Segregace chromozomů
Vědci využili i metodu molekulární biologie, k DNA vláknu vyrobili vlákno komplementární a na něj navěsili fluorescenční barvu. Barevný režisér . Ve snaze najít režijní místa, tedy ty úseky DNA, které řídí kopírování dědičné informace, vědci různě obměňovali geny Peptidová nukleová kyselina (peptide nucleic acid, PNA) je uměle syntetizovaný polymer - analog nukleových kyselin.Na rozdíl od cukr-fosfátové kostry DNA a RNA, je kostra PNA tvořena opakujícími se jednotkami N-(2-aminoethyl)glycinu, které spojuje peptidová vazba Vlákno nukleové kyseliny je složeno se zbytků kyseliny fosforečné, cukerné složky (ribóza u kyseliny ribonukleové RNA, deoxyribóza u kyseliny deoxyribonukleové DNA) a dusíkaté báze (adenin, guanin, cytosin, thymin u DNA, u RNA je místo thyminu obsažen uracil) Základní stavební jednotkou nukleových kyselin jsou nukleotidy, které jsou tvořeny. 1) dusíkatými bázemi (u DNA Adenin, Thymin, Guanin a Cytosin, u RNA je Thymin nahrazen Uracilem), báze jsou spojeny vodíkovými můstky a jsou komplementární (vždy proti sobě můžou stát jen A-T a C-G, u RNA A-U Každá z obou nových molekul DNA má tedy jedno vlákno staré a jedno nové. Obě molekuly jsou navzájem stejné a jsou identické i s původní molekulou. Tento proces nazýváme replikace DNA (zdvojení), probíhá především v jádře, mitochondriích, v rostlinných buňkách i v chloroplastech. b) RNA. Obdoba syntéze DNA
V buňce reverzní transkriptáza vytváří komplementární vlákno DNA z retrovirové RNA a RNA je degradována; toto vlákno DNA je známé jako cDNA (4). CDNA se poté replikuje a dva řetězce vytvářejí slabou vazbu a vstupují do jádra (5). Jakmile je DNA v jádru, je integrována do DNA hostitelské buňky pomocí integrázy (6) V DNA SEKVENCÍCH DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS Toto vlákno je připojeno antiparalelně k duplexu pomocí re- kde se utvoří třívláknová spirála (triplex), přičemž zbylé komplementární vlákno zůstává volné. Tato forma se vyskytuje v záporném nadšroubovicovém vinutí. Druhá tri
za vzniku 5 - metylcytosinu za přítomnosti enzymu DNA metyltransferázy (DNMTázy). Některé DNMTázy metylují DNA de novo, ale většina metyluje jen nemetylované vlákno v hemimetylované DNA, tzv. dědičná metylace. CpG jsou seskupené do CpG ostrůvků, přítomné v oblasti promotoru, regulační oblast pro mnoho genů DNA píjemce (tj. kraje štp jsou komplementární), pomocí ligáz se nový gen pipojí k DNA píjemce. 3. Hybridizace DNA Umožuje testování, do jaké míry je njaká neznámá molekula DNA shodná (resp. komplementární) se známou molekulou (základním principem je využití komplementarity bází DNA) Důkaz funkce DNA 1953 Popis struktury DNA (NC1962) James Watson, Francis Crick; Rosalind Franklin, Maurice Wilkins . Struktura nukleové kyseliny Vedoucí vlákno : 3´-5´ Opožďující se vlákno: 5´-3´ - komplementární + 3. řetězec templátový {2} též negativní (-) řetězec, to polydeoxyribonukleotidové vlákno DNA, které nenese přímou informaci o struktuře určité bílkoviny; je komplementární ke kódujícímu řetězci.Při translaci slouží jako templát a je tedy podle něj na principu komplementarity vytvářena mRNA.templát a je tedy podle něj n Díky tomu, že primery jsou velmi krátké a navíc v nadbytku, přisednou na jednořetězcovou DNA rychleji než komplementární vlákno. V posledním kroku jsou při teplotě 72(C (optimální teplota Taq polymerázy) syntetizovány nové řetězce podle sekvence templátů
Jasné v té době nebylo ani to, jak se DNA kopíruje - zda se vytváří její zrcadlový otisk a nebo totožné vlákno. Komplementární verze se začala prosazovat ve chvíli, kdy se ukázalo, že molekuly obsahují dvojice bází A-T a C-G ve stejném množství (to objevil jako první zřejmě Erwin Chargaff) - gen = úsek DNA, kde je zakódována kompletní informace o jednom určitém polypeptidovém řetězci, primárně určuje strukturu enzymů - mimo strukturních genů obsahuje DNA geny, jež nenesou informaci pro strukturu proteinů, ale pro strukturu RNA (tRNA, rRNA) a dále sekvence mající význam pr Jedno vlákno se kopíruje rychle a přímo, ale kopírování toho druhého probíhá po krátkých úsecích. Buněčné jádro obsahuje DNA, která je nositelkou genetické informace a rozhoduje v podstatě o všem, co se v buňce děje. Předurčuje správné dělení buněk a přežití celého organismu Jde o to, že vlákno RNA na sebe sice dokáže navázat volné nukleosidy a vytvořit tak vlákno komplementární, není však znám žádný (přirozený či syntetický) RNA enzym, který by výsledné dvojvlákno dokázal efektivně rozpojit. To v současných organismech zajišťují až ony účinnější bílkovinné enzymy vlákno bylo příliš krátké a nemohlo by samostatně vytvořit intramolekulární G-kvadruplex nebo T-smyčku. G-kvadruplex by se mohl tvořit i v dvouřetězcové oblasti telomerické DNA. Komplementární na cytosin bohaté vlákno by se stejně jako v promotorových oblastech genů mohlo sbalit do struktury označované jako i-motiv12,36
DNA-sonda je označena radioaktivními nuklidy nebo fluorescenční značkou a je ji tedy možno identifikovat v případě, že se na principu komplementarity zachytí na testované imobilisované DNA; tím se potvrdí přítomnost dané charakteristické sekvence (genu, charakteristického úseku pro daný organismus či jedince apod.) Dusíkaté báze jsou aromatické heterocyklické organické sloučeniny obsahující atomy dusíku, které se podílejí na tvorbě nukleotidů. Ovoce spojení dusíkaté báze, pentózy (tj. Cukru s 5 atomy uhlíku) a fosfátové skupiny, nukleotidy jsou molekulární jednotky, které tvoří nukleové kyseliny DNA a RNA Stabilita dvojšroubovice DNA RNA - chemické složení Role RNA Postup exprese genetické informace Strukturní rysy RNA Struktura 5´konce viru HIV-1 Viry Životní cyklus DNA viru Životní cyklus retroviru Použití oligonukleotidu k uspání genu Snímek 27 Snímek 28 Snímek 29 Žádná z dosud používaných modifikací nemá.
(komplementární) nukleotid. Vlastní replikace se účastní několik enzymů, z nichž nejvýznamnější jsou DNA-polymerázy. Tyto enzymy katalyzují vznik nových vláken DNA. Jako zdroje budoucích nukleotidů slouží dNTP (deoxynukleosidtrifosfát), které se při připojení k novému polynukleotidovému řetězci štěpí za vznik Genomika Seminář pro maturanty z biologie 2007 Genové inženýrství užitečné termíny Rekombinantní DNA = DNA, ve které se nachází geny nejméně ze dvou zdrojů, často ze dvou různých druhů organismů Biotechnologie = manipulace s organismy nebo jejich součástmi za vzniku užitečného produktu Plasmid = malá kruhová DNA, nacházející se v bakteriích K uvedenému řetězci doplň komplementární řetězec při replikaci DNA A - C - C - T - A - G - G - A - T - C - A - G T - G - G - A - T - C - C - T - A - G - T - C Rozdíl při replikaci prokaryotické a eukaryotické DNA Prokaryotické organismy Prokaryotní dvoušroubovice DNA se rozvolňuje.
