M - Posloupnost 04 Dú: (Aritmetická, geometrická)

Bio - všechno co jste chtěli vědet o genetice a báli jste se zeptat

Genetika

genetika = nauka o dědičnosti a proměnlivosti organismů

dědičnost = schopnost organismů uchovávat soubory genetických informací a předávat je svým potomkům

zabezpečuje stálost druhu

způsobuje podobnost a rozmanitost

proměnlivost = schopnost org. měnit vlastnosti, máme ji díky adaptaci org. v určitém prostředí

vloha = gen, informace pro utvoření určité vlastnosti org., je to biochemický znak

gen = úsek DNA, nese informaci o tvorbě bílkovin

bílkovina = stavební látka

enzym = řídí průběh metabolismu

lokus = úsek DNA, který obsahuje jen jeden gen, určení lokusů jednotlivých genů vznikne chromozomová mapa

alela = je konkrétní forma genu, gen může mít jednu nebo více alel

Molekulární základy dědičnosti

Nukleonové kyseliny

molekuly nukleonových kyselin = nositelé genetické informace

tvořeny řetězci vzájemné spojených nukleotidů

jsou složkou prakticky všech buněk

objeveny r. 1868, izolovány koncem 19. století

struktura objasněna r. 1953 Watsonem a Crickem, 1962 Nobelova cena

2 základní typy nukleových kyselin:

a) kyselina deoxyribonukleová (DNA) = obsažena v jádrech všech eukaryotických buněk

(u prokaryotických volně v cytoplazmě)

základní genetický materiál většiny organismů

slouží k uchování genetické informace

b) kyselina ribonukleová (RNA) = zajišťuje přenos genetické informace z DNA do struktury bílkovin

v organismech je přítomna v několika typech:

1) m-RNA (mediátorová RNA) = obsahuje přepis informací z DNA o primární struktuře bílkovinné molekuly, je matricí pro syntézu (vzorem) bílkovin

nachází se v chromozomu

2) r-RNA (ribozomová RNA) = součástí ribozomů, v nichž probíhá proteosyntéza

3) t-RNA (transferová RNA) = přenáší aminokyseliny z cytoplazmy na místo syntézy bílkovin (ribozomy), kde jsou spojovány do polypeptických řetězců

pro každou aminokyselinu existuje alespoň jedna t-RNA

odlišnost DNA a RNA

a) liší se přítomností cukerné složky

DNA: 2-deoxy-D-ribóza

RNA: D-ribóza

b) dusíkatými bázemi

DNA: thymin

RNA: uracil

nukleotid = základní stavební jednotka makromolekulárních nukleových kyselin

složení nukleotidu:

a) cukerná složka = pentóza (monosacharid s 5 uhlíky)

b) dusíkatá báze = navázána na cukernou složku

existují 4 typy (podle nich rozlišujeme 4 typy nukleotidů):

1) adenin (A)

2) guanin (G)

3) cytosin (C)

4) thymin (T) … pouze v DNA

5) uracil (U) … pouze v RNA

c) zbytek kyseliny trihydrogenfosforečné = jejím prostřednictvím jsou navázány jednotlivé nukleotidy

primární struktura NK = pořadí jednotlivých nukleotidů spojených v polynukleotidový řetězec

určuje genetickou informaci organismu

sekundární struktura NK = dána prostorovým uspořádáním polynukleového řetězce

molekula DNA – tvořena 2 polynukleotidovými řetězci (je dvouvláknová) stočenými do dvoušroubovice

spojení mezi vlákny dvoušroubovice DNA je realizováno vodíkovými vazbami mezi bázemi obou řetězců

k vazbě mezi určitou dvojicí bází dochází na základě komplementarity

molekula RNA – tvořena 1 polynukleovým řetězcem (je jednovláknová)

komplementární báze = vzniká mezi nimi vazba:

a) cytosin + adenin … C+A

b) adenin + thymin nebo uracilem … A+T (u DNA) nebo U (u RNA)

pořadí nukleotidů v jednom řetězci přímo určuje primární strukturu druhého řetězce (jeho matrici)

adenin a guanin = purinové báze, odvozené od purinu (2 kondenzované cykly)

spojeny 2 vodíkovými vazbami

cytosin, thymin a uracil = pyrimidinové báze, od pirimidinu (6členný, 2heteroatomy)

C + G spojeny 3 vodíkovými vazbami

Genetický kód

genetická informace = zapsaná ve struktuře DNA jako sled 4 typů nukleotidů (A, U, G, C)

každá z 20 proteinogenních aminokyselin (ze kterých se v b. tvoří bílkoviny) je kódovaná kombinací 3 po sobě následujících bází (nukleotidů)

začlenění každé aminokyseliny do vznikajícího polypeptidu je tedy určeno vždy trojicí = tripletem nukleotidů, které nazýváme kodony

genetický kód = soustava biologicky podmíněných pravidel, podle kterých jsou k jednotlivým kodonům přiřazovány určitě proteinogenní aminokyseliny

pořadí nukleotidů v NK tak řídí pořadí aminokyselin v molekule bílkoviny

v molekule NK jsou 4 typy nukleotidů, jejichž vzájemnými kombinacemi může vzniknout 64 (4na3) různých kodonů, pro něž platí:

1.) každý triplet kóduje jen 1 aminokyselinu

2.) genetický kód je degenerovaný = tzn. stejná aminokyselina může být kódována i několika různými triplety (64 tripletů, 20 proteinogenních aminokyselin)

3.) genetický kód je univerzální = tzn. u všech org. mají jednotlivé kodóny tentýž kódovací smysl

terminační kodony (UAA, UAG, UGA) = nekódují aminokyselinu, zakončují řetězec polypetidu

iniciační kodony (AUG) = začíná řetězec

Přenos genetické informace

přenos gen. inf. z mateřských b. do dceřiných je umožněn schopností DNA se replikovat a tvořit dceřiné molekuly, které jsou předávány do dceřiných b. pro mitotickém dělení

exprese genu = vyjádření gen. inf. proteosyntézou (syntézou bílkovin), tzn. vyjádření primární struktuře bílkovin

proteosyntéza probíhá ve 2 stupních:

1) transkripce = inf. z DNA se přepíše do m-RNA

probíhá především v buň. jádře, ale i v organelách, kt. obsahují DNA (např. mitochondrie)

2) translace = podle inf. v m-RNA se syntetizují bílkoviny, probíhá na ribozomech

pořadí aminokyselin v polypeptidovém řetězci je určeno pořadím nukleotidů v m-RNA

I.) replikace DNA

= vznikají z 1 molekuly DNA 2 strukturně shodné molekuly dceřiné

= z původní molekuly DNA vznikají 2 dvouř. dceřiné molekuly, ve kt. 1 ř. pochází z původní mateřské molekuly DNA a druhá je nově vytvořená

základním enzymem nutným pro replikaci DNA je DNA-polymeráza = katalyzuje tvorbu vazeb mezi nukleotidy

k replikaci DNA dochází v tzv. S (syntetické) fázi mitotického dělení

a) rozvinutí a uvolnění jednotlivých řetězců šroubovice DNA, zanikají H vazby mezi bázemi nukleotidů

b) polynukleotidové ř. slouží jako vzory (matrice), ke kt. se na základě komplementarity přiřazují volné nukleotidy

c) jednotlivé nukleotidy se mezi sebou spojují vazbami a vytvoří nový polynukleotidový ř., jehož pořadí nukleotidů je komplementárně určeno pořadím nukleotidů v matricovém ř.

Př.1:

DNA: CACCGTACAG

DNA: GTGGCATGTC

Př.2:

DNA: AGA CAA CGA

RNA: UCU GUU GCU

Př.3:

Jeden z řetězců DNA má tyto nukleotidy. Jaké je pořadí nukleotidů v úseku řetězce?

AGT A C C G A T – mateřská buňka

TCA T G G C T A – dceřiná buňka

II.) transkripce DNA

= přepis gen. inf. z DNA do m-RNA

katalyzátor reakce = RNA-polymeráza

a) nejprve dochází k rozvolnění dvoušroubovice DNA

b) 1 ř. DNA slouží jako matrice, k jednotlivým nukleotidům DNA (=deoxyribonukleotidy) se na základě komplementarity přiřazují volné nukleotidy RNA (=ribonukleotidy)

c) nukleotidy RNA jsou spojeny vazbami a vytvoří souvislý polyribonukleotidový ř., kt. se prodlužuje a postupně se od molekuly DNA odděluje, opouští jádro a napojuje se na ribozomy

(na rozdíl od replikace se při transkripci páruje adenin z DNA s uracilem z RNA (A+U)

DNA: A+T

mRNA: A+U

III.) translace

= překlad gen. inf. z pořadí nukleotidů v m-RNA do pořadí aminokyselin v polypeptidickém ř. prostřednictvím gen. kódu

proces syntézy bílkovin podle inf. obsažené v molekulách m-RNA

aminokyseliny jsou na místo syntézy (do ribozomů) transportovány pomocí

t-RNA

druh aminokyseliny určuje kodon (=triplet) = 3 za sebou následující báze v m-RNA

ke každému kodonu je komplementární antikodon

každá t-RNA je specifická pro určitou aminokyselinu

fáze translace:

a) m-RNA opustí jádro a dostane se do kontaktu s ribozomy v cytoplazmě

b) na ribozomu se k jednotlivým kodonům připojí antikodony molekuly t-RNA a na ribozomech se seřazují aminokyseliny do pořadí určené pořadím v m-RNA

c) vytvoří se bílkovina

Př.1:

DNA: CAC

replikace: GTG

transkripce: CAC

translace: GUG

Př.2:

DNA: CGT

replikace: GCA

transkripce: CGU

translace: GCA

M - Posloupnost 03 (Aritmetická, geometrická)