Základní schéma DNA > RNA > protein a zvláštní případ RNA > DNA > RNA > protein. Podle současných představ můžeme strukturní gen definovat jako sekvenci nukleotidů DNA (příp. RNA) s informací pro 1 polypeptidový řetězec (bílkovinu).
DNA = deoxyribonukleová kyselina, RNA = ribonukleová kyselina (1-vlákenná)
Podle předlohy DNA nebo syntéza RNA probíhá podle RNA předlohy, jedná se o replikaci (kopírování, ale nově vzniklý řetězec není zcela totožný). Nově vzniklý řetězec je komplementární, ale má obrácenou polaritu. Proces předchází dělení jakékoli buňky. Ori je místo začátku replikace, která probíhá oběma směry.
2.7.2 Průběh replikace
- Iniciace
- Elongace řetězce
- Terminace
- Reparace replikačních chyb
2.7.3 Transkripce
Syntézu RNA, podle předlohy DNA katalyzují na DNA závislé RNA polymerázy. Proces prodlužování řetězce a směr syntézy je stejný jako při replikace DNA. Zde je nutné nastudovat strukturu vlákna mRNA viz. obrázek.
Na rozdíl od replikace je přepis do RNA nesymetrický, v určitém segmentu DNA je přepisováno jen jedno vlákno směrem od 3´konce k 5´konci označované jako negativní (antikódující). Druhé nepřepisované vlákno (pozitivní) má potom stejnou sekvenci jako produkt transkripce, který je označován jako primární transkript. Schéma procesu je tedy následující:
pozitivní vlákno > přepisovaný řetězec > (transkripce) > RNA primární transkript
Průběh transkripce
a) Iniciace
b) Prodlužování transkriptu
c) Ukončení transkripce
d) Úpravy mRNA
2.7.4 Překlad genetické informace a proteosyntáza
Proce překladu „jazyka“ nukleotidů do pořadí aminokyselin (či jinak AMK) v polypeptidovém (bílkovinném) řetězci probíhá v buněčných organelách – ribozómech. Oproti replikaci/ transkripci je translace daleko složitější.
Průběh translace
a) Aktivace aminokyselin
b) Iniciace translace
c) Elongace peptidového řetězce
d) Ukončení translace
2.8 Genetický kód a jeho vlastnosti
Genetický kód je soubor pravidel, podle nichž je informace uložená v pořadí nukleotidů v mRNA (DNA) přeložena do primární struktury polypeptidového (bílkovinného) řetězce.
Kód má následující vlastnosti:
a) Je 3-písmenový/ tripletový
Základní jednotkou je trojice nukleotidů (triplet, kodón), která při translaci kóduje jednu AMK. Kodóny jsou čteny na ribozómu ve směru 5´> 3´. Existují 3 “ Stop kodóny“ a dále jeden kodón startovní (AUG). Pokud je AUG na začátku řetězce řídí methionin a zároveň zahajuje translaci, pokud je uprostřed, kóduje pouze AMK methionin.
b) Je nepřekrývající se
c) Je univerzální
d) Ja nadbytečný (redundantní, degenerovaný)
Většina z 20 AMK je kódována více než jedním tripletem nukleotidů (kodónem). Z výše uvedených vlastností existují výjimky. U některých bakterií a zejména u podbuněčných forem se čtení kódu může překrývat, tzn. posunem čtecího rámce jsou některé sekvence virů čteny i 3x (!) za vzniku různých funkčních polypeptidických řetězců. Viry takto efektivněji využívají svoji malou genetickou kapacitu (pro vznik řádově jednotek až desítek bílkovin). Např. v lidské mtDNA je terminační (ukončovací) kodón UGA čten jako tryptofan a izoleucinový kodón AUA je čten jako methionin. V rostlinné mtDNA triplet CGG nekóduje arginin, ale tryptofan. Další rozdíly existují u kvasinek a prvoků.
2.9 Struktura genomu (odkaz)
Genom prokaryontů
V porovnání s eukaryonty je maximálně využit. Více viz. skripta
Genom eukaryontů
Většina genů je ve více kopiích a tvoří genové rodiny. Jde o úzkou vazbu genů, které mají příbuznou stavbu a produkty které řídí, mají podobné funkce. Vznikly genovými duplikacemi (multiplikacemi) a nerovnoměrným překřížením chromozómů během meiózy.