Úvod do molekulární biologie -...
Transcript of Úvod do molekulární biologie -...
![Page 1: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/1.jpg)
Úvod do molekulární biologie
Struktura a vlastnosti nukleových kyselin
Uchování a přenos genetické informace - replikace
Transkripce
Proteosynthesa a skládání proteinů - translace
Regulace transkripce
Základní techniky molekulární biologie, rekombinantní
technologie
Metodické přístupy molekulární biologie
![Page 2: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/2.jpg)
Struktura a vlastnosti nukleových
kyselin Deoxyribonukleová kyselina (DNA)
Ribonukleová kyselina (RNA)
Každá monomerní jednotka obsahuje:
1) Fosfátovou skupinu
2) Pětiuhlíkatý monosacharid
• Ribosa
• 2-deoxyribosa
3) Base
Purinové a pyrimidinové
stejné
![Page 3: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/3.jpg)
Nukleové báze
![Page 4: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/4.jpg)
Vlastnosti nukleových bází – souvisí s jejich funkcí
• Planární
• Keto-enol tautomerie
• Slabě bazické
• Spektrální - UV
![Page 5: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/5.jpg)
Monomerní jednotka RNA
Monomerní jednotka DNA
H H
base
O
O P O
O
H2C5´ O
C4´ H H C1´
C3´ C2´
O OH
H
Glykosidická vazba Mezi C1 monosacharidu a N
base
NUKLEOSID
Monosacharid + base
HO
NUKLEOTID
C5´- fosforylovaný derivát
nukleosidu, monomerní
jednotka NK
Uhlíkové atomy v cukerné části
číslovány s čárkou
Strukturní jednotky NK
![Page 6: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/6.jpg)
1 9
Glykosidická vazba v
nukleosidech a nukleotidech je u
purinových bází tvořena mezi N9
a C1´ (deoxy)ribosy
Glykosidická vazba v
nukleosidech a nukleotidech je
u pyrimidinových bází tvořena
mezi N1 a C1´ (deoxy)ribosy
![Page 7: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/7.jpg)
Názvosloví
Nukleosidy:
Purinové: přípona – osin (adenosin, guanosin)
Pyrimidinové: přípona – idin (thymidin, cytidin, uridin)
Deoxy-
Nukleotidy:
Nukleosid (x‘) mono-, di-, tri- fosfát
Adenosin 5‘ trifosfát´= ATP, obecně NTP nebo dNTP
Báze se označují jednopísmennými symboly: A T C G U
![Page 8: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/8.jpg)
Funkce nukleotidů • stavební složky nukleových kyselin
• přenašeče energie (ATP, GTP, ligasy, hydrolasy)
• fosforylační činidla (ATP - kinasy)
• aktivátory meziproduktů biosyntéz:
UDPglukosa CDPcholin
O P
O
O
O
H
P
OH
O
O
H
O
H
H
CH2
H
O
O
CH2
CH2N
+
CH3
CH3
CH3
N
N
O
N
![Page 9: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/9.jpg)
Funkce nukleotidů …. • součásti kofaktorů (NAD(P), FAD, AdoMet, CoA)
• regulační molekuly a neuromodulátory (cAMP, cGMP)
• Využití v terapii – antivirotika (AIDS, herpes, hepatitida)
HPO
O
O
O
H
O
H
H
CH2
H
NN
NN
NH2
O
cAMP
Cyklický AdenosinMonoFosfát
![Page 10: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/10.jpg)
Struktura DNA
• Primární - pořadí nukleotidů 5´ → 3´
• Sekundární
• Terciární
![Page 11: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/11.jpg)
Primární struktura
Zapisujeme:
TACG.....
(dTdAdCdG.....)
![Page 12: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/12.jpg)
Sekundární struktura DNA
dvojitá šroubovice
1953 - James Watson, Francis Crick
Rosalind Franklin -
rentgenostrukturní analysa → meziatomární vzdálenosti,
helikální struktura
![Page 13: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/13.jpg)
Zastoupení basí v DNA (molární %)
Organismus A T G C
Člověk 30.9 29.4 19.9 19.8
Kuře 28.8 29.2 20.5 21.5
Kobylka luční 29.3 29.3 20.5 20.7
Pšenice 27.3 27.1 22.7 22.8
Kvasinky 31.3 32.9 18.7 17.1
E. coli 24.7 23.6 26.0 25.7
Chargaffova pravidla:
[A] = [T] a [G] = [C]
[A] /[T] = [G] / [C] = 1
Princip párování basí
![Page 14: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/14.jpg)
James D.Watson & Francis Crick
Nobelova cena 1962
![Page 15: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/15.jpg)
1. Dvě vlákna, z nichž každé tvoří pravotočivý helix,
vzájemně svinuté, parametry
2. Monosacharid + fosfát´= páteř vně šroubovice – polární
povrch
3. Báze lokalizovány uvnitř šroubovice, roviny kruhů
kolmo na osu, stohování basí, patrové hydrofobní
interakce
4. Komplementární párování basí odpovídá Chargaffovým
pravidlům, vodíkové můstky
5. Dvoušroubovice má dva žlábky: velký(mělký a široký) a
malý (úzký a hluboký)
6. Polynukleotidové řetězce mají antiparalelní uspořádání:
5‘ → 3‘
3‘ → 5‘
velikost se udává počtem párů bazí – bp
Sekundární struktura
![Page 16: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/16.jpg)
Terciární struktura DNA
Prokaryotní
1 molekula kruhové DNA - 1 chromosom (E.coli 2,6x106 kDa, 1400 m!!)
Plasmid(ová DNA) - autonomně se replikující (zdvojující) mimochromosomální
cirkulární DNA, odlišná od bakteriálního genomu (chromosomální DNA), která
není nezbytná pro kontinuální existenci organismu za neselektivních podmínek.
+
![Page 17: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/17.jpg)
Eukaryotní DNA je lineární
Chromosomy
+ mimojaderná: mitochondriální, plastidová (pozor!! kruhová)
Kódující úseky – exony, nekódující úseky - introny
Kondenzace, poměr sbalení až 8 000
Základní jednotka - nukleosom
![Page 18: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/18.jpg)
Vlastnosti DNA
DNA poměrně málo stabilní - lze poškodit i mechanicky
Přechod dvouvláknové struktury na jednovláknovou - porušení
hydrofobních interakcí a vodíkových můstků:
Pokles optické otáčivosti
Pokles viskozity
změna spektrálních vlastností
Změna pH - protonace N1 v adeninu a N3 v cytosinu
Pokles iontové síly - odhalení záporných nábojů fosfátové kostry
![Page 19: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/19.jpg)
Teplotní denaturace DNA
Tm = teplota tání DNA
Denaturace může být vratná
- annealing
Tm se ↑ s ↑ zastoupením
GC párů
Hyperchromní efekt:
![Page 20: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/20.jpg)
RNA
Ribosa x deoxyribosa
U x T
Jednovláknová!
Messenger RNA – mRNA (5%)
Ribosomální RNA – rRNA (80%)
Transferová RNA – tRNA (10 – 15%)
![Page 21: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/21.jpg)
Ribosomální RNA, sekundární struktury: smyčky,
výdutě, helikální úseky
![Page 22: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/22.jpg)
Transferová RNA
3’ konec
![Page 23: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/24.jpg)
Úvod do molekulární biologie
Struktura a vlastnosti nukleových kyselin
Uchování a přenos genetické informace - replikace
Transkripce
Proteosynthesa a skládání proteinů
Regulace transkripce
Základní techniky molekulární biologie, rekombinantní
technologie
Metodický přístup molekulární biologie
![Page 25: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/25.jpg)
Přenos genetické informace
Centrální dogma molekulární biologie:
Základní pojmy:
Templát - vázán nekovalentně - matrice, vzor
Replikace, transkripce, translace – řízené polymerace:
Iniciace, elongace, terminace, postsyntetické úpravy (processing)
Primer - vázán kovalentně - iniciátor růstu řetězců
viry
x
![Page 26: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/26.jpg)
Replikace DNA
Konzervativní x Semikonzervativní ? Meselson - Stahlův experiment
![Page 27: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/27.jpg)
Meselsonův a Stahlův
experiment nově
vznikající DNA je
kombinací starého a
nového řetězce:
hybridizace
E.coli v mediu s 15 N
![Page 28: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/28.jpg)
Specifické párování bází umožňuje kopírování
ssDNA slouží jako templát
Vysoká rychlost – genom E.coli 4,8 x 106 bp zkopírován za 40 min!!!
tj. inkorporace 2000 bází/s
lidský genom 6 x 1012 bp - replikace zahájena na více
místech najednou
Replikace
![Page 29: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/29.jpg)
Rozvolnění dvojšroubovicové struktury
v počátku replikace
© Espero Publishing, s.r.o.
Vznik replikační bubliny – replikační vidlička
![Page 30: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/30.jpg)
Polarita DNA-řetězců v replikační vidličce
© Espero Publishing, s.r.o.
![Page 31: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/31.jpg)
DNA polymerasa (I, II, III) - transferasa
Podmínky:
templát
Mg2+
Sumárně: dNTP + (DNA)n (DNA)n+1 + PPi
Specifita:
Vazba 3‘→ 5‘
Růst vlákna ve směru 5‘ → 3‘
Na začátku nutná přítomnost volné
3‘OH - primer
![Page 32: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/32.jpg)
Mechanismus replikace
![Page 33: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/33.jpg)
Asymetričnost replikační vidličky
![Page 34: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/34.jpg)
Dokončení synthesy zpožďujícího se vlákna
DNA polymerasa I
DNA polymerasa III
DNA ligasa
![Page 35: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/35.jpg)
DNA ligasa – propojení Okazakiho fragmnetů
ATP AMP + PPi
![Page 36: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/36.jpg)
Replikace DNA .....
Terminace
Prokaryota – kruhová DNA
Eukaryota – telomery, telomerasy
![Page 37: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/37.jpg)
Vysoká přesnost kopírování je nezbytná!!!
Pravděpodobnost inkorporace chybné base je 1 : 104
Ve skutečnosti pouze 1 : 1010 Opravný mechanismus??
Nukleasová aktivita DNA polymerasy
![Page 38: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/38.jpg)
Stručná historie sekvenování DNA
• První DNA sekvence
– ~1965 - alanin tRNA (77 basí) z kvasinky
• Vývoj metod pro sekvenování DNA
– 1977 - Maxam-Gilbert a Sanger
![Page 39: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/39.jpg)
DNA polymerasa (I, II, III) - transferasa
Podmínky:
templát
Mg2+
Primer s 3‘OH
Sumárně: dNTP + (DNA)n (DNA)n+1 + PPi
Specifita:
Vazba 3‘→ 5‘
Růst vlákna ve směru 5‘ → 3‘
![Page 40: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/40.jpg)
DNA polymerasa (I, II, III) - transferasa
Podmínky:
templát
Mg2+
Sumárně: dNTP + (DNA)n (DNA)n+1 + PPi
Specifita:
Vazba 3‘→ 5‘
Růst vlákna ve směru 5‘ → 3‘
Na začátku nutná přítomnost volné
3‘OH - primer
![Page 41: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/41.jpg)
Sangerova metoda
Založena na použití dideoxynukleotidů
![Page 42: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/42.jpg)
Pro sekvenování je třeba:
• Dostatečný počet kopií DNA
• Vhodný primer
• DNA polymerasa
• „normalní nukleotidy“ v dostatečném množství
• Malé množství dideoxynukleotidů nějak označených (radioaktivně, fluorescenční značkou)
![Page 43: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/43.jpg)
4 reakční směsi:
Elektroforetické
dělení fragmentů
podle Mh
Templát 3’ …CCAAGGGT ………………5’
5’……primer G
GG
GGT
GGTT
GGTTC
GGTTCC
GGTTCCC
GGTTCCCA
-
+
![Page 44: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/44.jpg)
Sangerova metoda
![Page 45: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/45.jpg)
Automatické sekvenování
s využitím fluorescenčně
značených
dideoxynukleotidů
Copyright Bios Publishers Ltd
![Page 46: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/46.jpg)
Realita…..
![Page 47: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/47.jpg)
Amplifikace DNA
Metoda PCR - polymerase chain reaction
Polymerasová řetězová reakce
![Page 48: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/48.jpg)
Amplifikace DNA - PCR (polymerase chain reaction)
Reakční směs:
- Taq polymerasa
- Primery: levý
pravý
- Nukleotidy dNTP
![Page 49: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/49.jpg)
• Materiál pro sekvenování
– Sekvenace genomů (HUGO)
– Diagnostika infekčních onemocnění
– Identifikace poruch na úrovni DNA
– Identifikace osob
– Studium evoluce (zpracování fosilií)
• Základ genových technologií - GMO
Využití PCR:
![Page 50: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/50.jpg)
Úvod do molekulární biologie
Struktura a vlastnosti nukleových kyselin
Uchování a přenos genetické informace - replikace
Transkripce
Proteosynthesa
Regulace transkripce
Základní techniky molekulární biologie, rekombinantní
technologie
Metodické přístupy molekulární biologie
![Page 51: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/51.jpg)
Exprese genu
DNA RNA Transkripce
RNA protein Translace
![Page 52: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/52.jpg)
Transkripce
DNA RNA
RNA polymerasa katalyzuje většinu kroků v procesu:
- rozpoznává iniciační místa – promotory
- vytváří rozvinuté úseky (transkripční bubliny)
- katalyzuje připojování správných basí, tj. tvorbu fosfoesterových vazeb
- rozpoznává terminační místo
- nemá nukleasovou aktivitu – neopravuje chyby!
Mechanismus syntézy je stejný pro všechny typy RNA
![Page 53: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/53.jpg)
Transkripce
• σ podjednotka:
1. snižuje afinitu RNA polymerasy k nepřepisovaným
oblastem
2. Rozpoznává oblast promotoru
Iniciace - promotor
rozpoznán sigma (σ) podjednotkou RNA polymerasy
prokaryota:
![Page 54: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/54.jpg)
DNA je transkribována enzymem
RNA-polymerázou ( DNA dependentní)
RNAn + NTP → RNAn + 1 + PPi
5´→ 3´
3´→ 5´
- vytváří rozvinuté úseky (transkripční bubliny)
- katalyzuje připojování správných basí, tj. tvorbu fosfoesterových vazeb
- rozpoznává terminační místo
![Page 55: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/55.jpg)
Transkripce dvou genů
na snímku z elektronového mikroskopu
© Espero Publishing, s.r.o.
Transkripce mnoha RNA najednou
Není třeba opravovat – RNA polymerasa nemá nukleasovou aktivitu
![Page 56: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/56.jpg)
Posttranskripční úpravy RNA
• 5' čepička (cap)
• 3 ' konec - poly A ocas (tail)
Prokaryota - bez úprav
Eukaryota -
replikace a transkripce jsou časoprostorově oddělené procesy
Sestřih (splicing)
+
![Page 57: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/57.jpg)
Sestřih RNA
Intergenic Intergenic Gen
Exon Intron Exon Exon Intron
Transkripce pre-mRNA
GT AG AG GT
Exon Exon Exon
Sestřih mRNA
5’
5’
5’
3’
3’
3’
Genom:
Transkriptom:
![Page 58: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/58.jpg)
Translace - proteosynthesa
Probíhá na ribosomech
Mechanismus u všech organismů prakticky stejný
Směr N-konec C-konec
Překlad z jazyka basí do jazyka aminokyselin:
Genetický kód – úkol:
Ze 4 písmen je třeba vytvořit 20 slov :
42 = 16 43 = 64
Dešifrován pomocí syntetických polynukleotidů: poly U → polyphe
![Page 59: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/59.jpg)
Vlastnosti genetického kódu
• Tripletový
• Nepřekrývá se –
• Degenerovaný, pouze trp a met jeden kodon, ostatní více (synonyma)
• Většina synonym se liší basí na třetí pozici
• Degenerace minimalizuje vliv mutací → záměna basí neznamená vždy záměnu AK (Ile, Leu)
• Počet kodonů koreluje s četností výskytu AK v proteinech
• Pouze tři nemají smysl - stop!
• Iniciace – start kodon Met
• Téměř univerzální, výjimky u protozoí a mitochondrií (vlastní sada tRNA)
![Page 60: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/60.jpg)
Proteosynthesa
probíhá na
ribosomech:
rRNA - 80%
buněčných RNA
Ribozymy
25% sušiny E.coli
S = Svedbergův koeficient –
míra rychlosti sedimentace
při centrifugaci
![Page 61: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/62.jpg)
Base → aminokyselina
![Page 63: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/63.jpg)
Vazba AK na tRNA - aminoacyl tRNA synthetasa (ligasa)
sumárně:
AK + tRNA + ATP aminoacyl tRNA + AMP + PPi
Opravný mechanismus – hydrolasová aktivita některých aminoacyl tRNA synthetas
(thr x val)
![Page 64: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/64.jpg)
Iniciace
![Page 65: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/65.jpg)
Elongace – růst peptidového řetězce
Energetická bilance – aktivace AK ekv. 2 ATP
elongace 2 GTP
Terminace – stop kodon, Rf faktor
![Page 66: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/66.jpg)
Proteosynthesa -shrnutí
![Page 67: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/67.jpg)
Exprese genu u prokaryot a eukaryot - shrnutí
![Page 68: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/68.jpg)
• N-glykosidická vazba - Asn
• O-glykosidická vazba - Ser a Thr
fosforylace
Postranslační modifikace proteinů
glykosylace
myristoylace
![Page 69: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/69.jpg)
Posttranslační úpravy proteinů - štěpení
Doprava na místo určení
(targeting)
– signální sekvence pre-
Vznik biologicky aktivní formy z
pro – formy
Příklad - insulin
![Page 70: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/70.jpg)
![Page 71: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/71.jpg)
Regulace genové exprese
• Transkripce a postranskripční procesy
• Degradace RNA
• Translace
• Degradace proteinů
Regulace převážně na úrovni iniciace translace
Konstitutivní geny - kontinuální transkripce – síla promotoru
Indukovatelné a reprimovatelné geny
Příklad: lac operon
![Page 72: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/72.jpg)
Regulace genové exprese
+ regulátor
Operonová teorie:
![Page 73: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/73.jpg)
lac operon
E.coli
Kultivace v mediu
s glc
Při nedostatku glc
náhrada laktosou
![Page 74: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/74.jpg)
PRO
nejoptimističtější scénář:
Zvýšení nutriční hodnoty potravin
Boj s chorobami
Výživa třetího světa
Snížení spotřeby pesticidů
PROTI
nejpesimističtější scénář:
Zvýšení úmrtnosti díky alergickým
reakcím
Nevratné zamoření životního
prostředí
Genové technologie (inženýrství)
Manipulace s genomem a s tím související technologie
![Page 75: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/75.jpg)
Genové technologie (inženýrství)
• Sekvenování celých genomů - tvorba DNA knihoven
• Transkriptomika - Proteomika - jak se geny realizují v dané fyziologické resp.
pathologické situaci
• Synthesa určité bílkoviny jiným organismem (insulin, chymosin)
• Proteinové inženýrství (synthesa upravených bílkovin, cílené mutace)
• Klonování organismů -
produkce geneticky identických populací organismů, ale také tvorba kopií DNA
• Genetická modifikace organismů -
vpravování cizích genů do organismu, potlačení exprese vlastních genů
Oblasti využití:
![Page 76: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/76.jpg)
Amplifikace DNA pomocí plasmidů
Technologie rekombinantní DNA
Základ genových manipulací:
Plasmid – vektor
Restrikční endonukleasy
![Page 77: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/77.jpg)
Restrikční endonukleasy
![Page 78: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/78.jpg)
Příprava plasmidu (vektor) – rekombinantní DNA
![Page 79: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/79.jpg)
1. Vhodný plasmid (resistence k
amp a tet
2. Štěpení restrikčními
endonukleasami
3. ligace insertu
4. Transfekce buněk
5. Selekce buněk nesoucích
plasmid s insertem
Selekce plasmidů nesoucích vloženou DNA
![Page 80: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/80.jpg)
DNA knihovny, YAC, BAC
1) Reversní transkriptasa: RNA Dependentní DNA Polymerasa
2) Každý gen je nejméně jednou zastoupen v DNA knihovně
Chromosom
fragmenty DNA
mRNA
Reversní
cDNA
Transkriptasa
![Page 81: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/81.jpg)
Genové technologie (inženýrství)
• Sekvenování celých genomů - tvorba knihoven
• Proteomika - jak se geny realizují v dané fyziologické resp. pathologické situaci
• Synthesa určité bílkoviny jiným organismem (insulin, chymosin)
• Proteinové inženýrství (synthesa upravených bílkovin, cílené mutace)
• Klonování organismů
• Genetická modifikace organismů -
vpravování cizích genů do organismu, potlačení exprese vlastních genů
Oblasti využití:
![Page 82: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/82.jpg)
Instead of putting the foreign
DNA
into a bacterium, put it into a
farm animal that can be milked
so that the factor will be in he
milk. Genetically modified organisms
![Page 83: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/83.jpg)
Genové technologie (inženýrství)
• Sekvenování celých genomů - tvorba knihoven
• Proteomika - jak se geny realizují v dané fyziologické resp. pathologické situaci
• Synthesa určité bílkoviny jiným organismem (insulin, chymosin)
• Proteinové inženýrství (synthesa upravených bílkovin, cílené mutace)
• Klonování organismů
• Genetická modifikace organismů -
vpravování cizích genů do organismu, potlačení exprese vlastních genů
Oblasti využití:
![Page 84: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/84.jpg)
Konvenční křížení versus genové technologie
škůdce
Pomalý přirozený
výběr resistentních
rostlin
škůdce
Isolace genu resistence
škůdce
Vložit do jiné rostliny
rychle
nepřirozeně – vedlejší účinky?
Může trvat mnoho generací
![Page 85: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/85.jpg)
Genetické úpravy rostlin
Buňka nesoucí
příslušný gen
DNA
Dělení buněk Transgenní rostlina
A single
gene
transformace
Rostlinná
buňka
Buněčná kultura
Rekonstrukce
rostliny
![Page 86: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/86.jpg)
Studium funkce genů
SIGnAL- SALK Institute Genomic Analysis Laboratory
T-DNA SALK lines
resource for systematic genome-wide functional screens, a "phenome-
ready" genome, Up today 24773 lines, representing 15719 individual
genes are available
Agrobacterium tumefaciens
![Page 87: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/87.jpg)
Příprava cDNA
Transkriptom
![Page 88: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/88.jpg)
DNA mikročipy - analýza exprese
genů
• Microarrays detect gene interactions: 4 colors: – Green: high control
– Red: High sample
– Yellow: Equal
– Black: None
• Problem is to quantify image signals
![Page 89: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/89.jpg)
Proteomika
![Page 90: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/90.jpg)
A toto je realita……
![Page 91: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/91.jpg)
Proteom:
![Page 92: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/92.jpg)
Vnější prostředí
Studium procesů probíhajících v živých organismech
Transkripce
Translace
Proteiny
Vnější projevy
Biochemické procesy
DNA Genom
Transkriptom
Metabolom, Fyziom
Proteom
2D
MS
HPLC
DNA
array
![Page 93: Úvod do molekulární biologie - old-biomikro.vscht.czold-biomikro.vscht.cz/vyuka/bc/Uvod_do_molekularni_biologie.pdf · Úvod do molekulární biologie Struktura a vlastnosti nukleových](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022013120/5b8793c97f8b9aaf728ba85e/html5/thumbnails/93.jpg)
Příprava cDNA
Reversní genetika – studium funkce genů