Přenos genetické informace

Úvod

K přenosu genetické informace může docházet buď z nukleové kyseliny do nukleové kyseliny (replikace, transkripce, zpětná transkripce) nebo z nukleové kyseliny do proteinu (translace).

Avšak z proteinu do nukleové kyseliny či z proteinu do proteinu přenos genetické informace možný není.

Replikace

Replikace je tvorba kopií molekul nukleových kyselin zajišťující přenos genetické informace z DNA do DNA nebo z RNA do RNA.

(Více viz kapitola Růst a množení bakterií.)

Transkripce

Transkripce je přepisování genetické informace z DNA do RNA.

Tento přepis katalyzuje enzym transkriptasa (DNA-dependentní RNA-polymerasa). Tento enzym rozpoznává regulační oblast genu, tzv. promotor (začátek genu), na který nasedne. Následuje startovací nukleotid, od kterého je přepis jednoho nebo více genů zahájen. Transkripce probíhá až po další regulační oblast, sekvenci zvanou terminátor, činnost RNA polymerasy je zastaven, přepis je ukončen a hotová mRNA (mediátorová RNA) se uvolňuje.

Transkripce probíhá ve třech fázích:

• iniciace (navázání transkriptasy na DNA a zahájení syntézy řetězce RNA),
• elongace (polymerizace RNA podle matricové DNA)
• terminace (ukončující procesy).

Proces, při kterém dochází k přepisování genetické informace z RNA do DNA, se nazývá zpětná transkripce.

Transkript (sekvence vzniklá při transkripci) je komplementární k matricové sekvenci nukleové kyseliny. Transkript mnohdy podléhá postranskripčním úpravám, např. chemické modifikace a štěpení.

Translace

Překládání genetické informace z RNA do primární struktury proteinu se označuje jako translace.

Z aminokyselin obsažených v cytoplasmě se na ribosomech za účasti tRNA (transferové RNA) tvoří polypeptidové řetězce podle informace obsažené v mRNA.

Translace je rozdělena do tří částí:

• iniciace (sestavení iniciačního komplexu: ribozom + mRNA + iniciační tRNA),
• elongace (prodlužování polypeptidového řetězce polykondenzací aminokyselin na ribosomu podle informace v mRNA)
• terminace (zakončení syntézy polypeptidu a jeho uvolnění od ribosomu).

Celý proces řídí iniciační, elongační a terminační faktory (proteiny). Protože bakterie nemají jadernou membránu, mohou se ribosomy připojovat ještě k nehotové mRNA.

Genetický kód

Genetická informace se z primární struktury mRNA do primární struktury proteinu překládá podle systému pravidel, tzv. genetického kódu.

Každá aminokyselina v polypeptidovém řetězci je kódována (určena) trojicí nukleotidů zvanou triplet.

Základní jednotkou genetického kódu je tripletový kodon. Je to pořadí tří nukleotidů v mRNA kódující v polypeptidu určitou aminokyselinu nebo signalizují začátek (iniciační kodon) či konec (terminační kodon) jeho syntézy na ribosomu.

Jedna aminokyselina může být kódována několika různými kodony (např. kodony histidinu jsou CAU a CAC, alaninu GCU, GCC, GCA nebo GCG).

Aminokyseliny jsou připojeny na molekule tRNA. Při čtení genetického kódu rozeznává transferová RNA specifickým tripletem, tzv. antikodonem, kodon na mediátorové RNA pro aminokyselinu, která je na této tRNA nesena.

Díky komplementaritě se antikodon přechodně váže na kodon a z aminokyselin vzniká polypeptid.