Exprese genu

Z Multimediaexpo.cz

(Rozdíly mezi verzemi)

Aktuální verze z 12. 2. 2023, 14:48

Centrální dogma molekulární biologie - zahrnuje všechny buněčné procesy zapojené do toku genetické informace

Exprese genu (také genová exprese) je komplexní proces, kterým je v genu uložená informace převedena v reálně existující buněčnou strukturu nebo funkci.

Během tohoto procesu se podle určitého genu (sekvenci v molekule DNA) procesem transkripce syntetizuje mRNA a podle ní se pak procesem translace syntetizuje bílkovina.

Jinak řečeno je syntéza bílkovin realizována na základě genetického kódu, který je souborem pravidel, podle kterých se genetická informace uložená v DNA (respektive RNA) převádí na pořadí aminokyselin v řetězci - primární strukturu bílkoviny.

Proces genové exprese je používán všemi známými živočichy - eukaryoty (mnohobuněčné organismy), prokaryoty (bakterie a archea) a také viry.

V genetice je genová exprese nejzákladnější úrovní, na které genotyp dává vzniknout fenotypu, tedy pozorovatelnému rysu organismu. Genetická informace uložená v DNA představuje genotyp, zatímco fenotyp je výsledkem "interpretace" této informace.

Genová exprese je shrnuta v centrálním dogmatu molekulární biologie, které poprvé formuloval Francis Crick v roce 1958 a dále rozšířil o následné objevy reverzní transkripce a replikace RNA v roce 1970.

Obsah

1 Základní procesy genové exprese
- 1.1 Transkripce DNA
- 1.2 Translace RNA
2 Regulace genové exprese
3 Externí odkazy

Základní procesy genové exprese

Schéma genové exprese. Dva základní procesy: transkripce DNA a translace RNA za vzniku bílkoviny.

Genetická informace organismu (jeho genom) je zapsaná v molekule DNA (u některých nebuněčných organismů je to RNA). Molekula DNA obsahuje funkční i nefunkční části. Funkční části se nazývají geny a ty při procesu přenosu informace podléhají expresi genu. Základní dva procesy exprese genu jsou transkripce DNA a translace RNA.

Transkripce DNA

Příklad translace informace. Nahoře dvoušroubovice DNA, pod ní kodony (triplety), které určují aminokyseliny (Ala-alanin, Arg-arginin, Asp-kyselina asparagová, Asn-asparagin, Cys-cystein). Aminokyseliny následně vytvářejí řetězec bílkoviny.

Transkripce DNA (přepis DNA) je sestavení molekuly mRNA podle genu v DNA. Transkripce probíhá v jádru buňky a výsledná mRNA přechází z jádra do cytoplasmy na ribozomy. Molekuly mRNA, které jsou negativní kopií částí DNA, tedy slouží jako přenašeč informace mezi buněčnými strukturami.

Translace RNA

Translace RNA (překlad RNA) přenáší pořadí nukleových kyselin z mRNA do primární struktury bílkovin připojováním aminokyselinových zbytků. Pořadí aminokyselin se stanovuje tak, že ke každému kodonu (tripletu) v nukleové kyselině se připojí tRNA s odpovídajícím antikodonem nesoucím aminokyselinu. Překlad probíhá v ribozomech.

Tabulka 64 možných kodonů. Každý kodon, skládající se ze tří bází nukleové kyseliny, kóduje jednu aminokyselinu. Platí, že stejnou aminokyselinu může kódovat více kodonů.

Kodon neboli triplet je označení tří za sebou jdoucích nukleových bází v mRNA. Nukleové báze jsou čtyři (A-adenin,C-cytosin,G-guanin,T-thymin), kodóny obsahují tři nukleové báze, a proto existuje 64 (4³) možných variací odlišných kodonů. Kodony dohromady dávají standardní genetický kód. Genetický kód je degenerovaný, neboť jedna aminokyselina může odpovídat několika odlišným kodonům. Proto nelze podle vyrobené bílkoviny zrekonstruovat podobu genu, podle kterého byla vytvořena.

Výjimečné postavení mají dva kodony:

Iniciační kodon - u něj translace začíná (většinou AUG, výjimečně u prokaryot GUG, UUG, CUG)
Stop kodon - u něj translace končí (UAA, UAG, UGA)

Regulace genové exprese

Geny, které jsou součástí genomu určitého organismu, mohou být činné i nečinné. V každé buňce téhož organismu jsou činné jen některé geny (buněčná diferenciace), které jsou právě v daný vývojový moment potřebné. To, který gen je právě činný, určuje regulace genové exprese.

Regulaci podléhají všechny procesy genové exprese: transkripce, sestřih (splicing) RNA, translace a post-translační modifikace bílkoviny.

Regulace genové exprese tak poskytuje kontrolu nad načasováním, umístěním a množstvím daného genového produktu přítomného v buňce. Má tak velký vliv na buněčnou strukturu a její funkci. Regulace genové exprese je základem buněčné diferenciace, vývoje, morfogeneze, všestrannosti a adaptability každého organismu. Genová regulace slouží jako základ pro evoluční změnu, ale její výkyvy mohou mít i závažné klinické následky.

Externí odkazy

Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii

@@ Řádka 1: / Řádka 1: @@
-'''Exprese genu''' ( také '''genová exprese''') je proces, kterým je v [[gen]]u [[genetická informace|uložená informace]] převedena v reálně existující [[buňka|buněčnou]] strukturu nebo funkci. Tomu reálně odpovídá několikakroková [[syntéza bílkovin|syntéza]] [[Bílkovina|proteinu]], který tomuto genu (tedy [[sekvence DNA|sekvenci jeho DNA]]) [[genetický kód|odpovídá]] (je jím [[genetický kód|kódován]]) a kterým (a nebo skrze něj) je později daná funkce realizována. Gen, u nějž probíhá exprese, je označován jako gen '''exprimující'''.
+[[Soubor:Extended_Central_Dogma_with_Enzymes.jpg|thumb|360px|Centrální dogma molekulární biologie - zahrnuje všechny buněčné procesy zapojené do toku genetické informace]]
-Termín exprese genu se užívá primárně zvláště proto, že ne každý gen, který je součástí [[genom]]u určitého [[organismus|organismu]] je vždy činný, ale naopak v každé z buněk téhož organismu jsou [[buněčná diferenciace|činné jen některé geny]], právě oné buňce a v právě daný [[ontogenetický vývoj|vývojový moment]] potřebné. To, který gen je právě činný, podléhá složité [[regulace genové exprese|regulaci]].
+'''Exprese genu''' (také '''genová exprese''') je komplexní proces, kterým je v [[gen]]u [[Sekvence DNA|uložená informace]] převedena v reálně existující [[Buňka|buněčnou]] strukturu nebo funkci.
+Během tohoto procesu se podle určitého genu (sekvenci v molekule [[DNA]]) procesem transkripce syntetizuje [[mRNA]] a podle ní se pak procesem translace syntetizuje [[bílkovina]].
+Jinak řečeno je syntéza bílkovin realizována na základě [[Genetický kód|genetického kódu]], který je souborem pravidel, podle kterých se [[Sekvence DNA|genetická informace]] uložená v DNA (respektive [[RNA]]) převádí na pořadí [[Aminokyselina|aminokyselin]] v řetězci - primární strukturu bílkoviny.
+Proces genové exprese je používán všemi známými [[Živočichové|živočichy]] - [[Eukaryota|eukaryoty]] (mnohobuněčné organismy), [[Prokaryota|prokaryoty]] ([[bakterie]] a [[archea]]) a také [[Virus|viry]].
+V [[Genetika|genetice]] je genová exprese nejzákladnější úrovní, na které [[genotyp]] dává vzniknout [[fenotyp]]u, tedy pozorovatelnému rysu organismu. Genetická informace uložená v DNA představuje genotyp, zatímco fenotyp je výsledkem "interpretace" této informace.
+Genová exprese je shrnuta v [[Centrální dogma molekulární biologie|centrálním dogmatu molekulární biologie]], které poprvé formuloval [[Francis Crick]] v roce 1958 a dále rozšířil o následné objevy reverzní transkripce a replikace RNA v roce 1970.
+== Základní procesy genové exprese ==
+[[Soubor:Genetic code.png|thumb|270px|Schéma genové exprese. Dva základní procesy: transkripce DNA a translace RNA za vzniku bílkoviny.]]
+Genetická informace [[Organismus|organismu]] (jeho [[genom]]) je zapsaná v [[Molekula|molekule]] DNA (u některých [[Nebuněčný organismus|nebuněčných organismů]] je to RNA). Molekula DNA obsahuje funkční i nefunkční části. Funkční části se nazývají [[gen]]y a ty při procesu přenosu informace podléhají expresi genu. Základní dva procesy exprese genu jsou transkripce DNA a translace RNA.
+=== Transkripce DNA ===
+[[Soubor:DNA translation example.jpg|thumb|270px|Příklad translace informace. Nahoře dvoušroubovice DNA, pod ní kodony (triplety), které určují aminokyseliny (Ala-alanin, Arg-arginin, Asp-kyselina asparagová, Asn-asparagin, Cys-cystein). Aminokyseliny následně vytvářejí řetězec bílkoviny.]]
+[[Transkripce (DNA)|Transkripce DNA]] (přepis DNA) je sestavení molekuly [[mRNA]] podle genu v [[DNA]]. Transkripce probíhá v jádru buňky a výsledná mRNA  přechází z jádra do cytoplasmy na [[ribozom]]y. Molekuly mRNA, které jsou negativní kopií částí DNA, tedy slouží jako přenašeč informace mezi buněčnými strukturami.
+=== Translace RNA ===
+[[Translace (biologie)|Translace]] RNA (překlad RNA) přenáší pořadí nukleových kyselin z mRNA do primární struktury bílkovin připojováním aminokyselinových zbytků. Pořadí [[Aminokyseliny|aminokyselin]] se stanovuje tak, že ke každému [[Genetický kód|kodonu]] ([[triplet]]u) v nukleové kyselině se připojí [[tRNA]] s odpovídajícím antikodonem nesoucím [[Aminokyseliny|aminokyselinu]]. Překlad probíhá v ribozomech.
+[[Soubor:Codontable1.png|thumb|250px|Tabulka 64 možných kodonů. Každý kodon, skládající se ze tří bází nukleové kyseliny, kóduje jednu aminokyselinu. Platí, že stejnou aminokyselinu může kódovat více kodonů.]]
+Kodon neboli triplet je označení tří za sebou jdoucích [[Nukleová báze|nukleových bází]] v mRNA. Nukleové báze jsou čtyři (A-[[adenin]],C-[[cytosin]],G-[[guanin]],T-[[thymin]]), kodóny obsahují tři nukleové báze, a proto existuje 64 (4<sup>3</sup>) možných [[Variace (kombinatorika)|variací]] odlišných kodonů. Kodony dohromady dávají standardní genetický kód. Genetický kód je degenerovaný, neboť jedna [[aminokyselina]] může odpovídat několika odlišným kodonům. Proto nelze podle vyrobené [[Bílkovina|bílkoviny]] zrekonstruovat podobu [[gen]]u, podle kterého byla vytvořena.
+Výjimečné postavení mají dva kodony:
+* Iniciační kodon - u něj translace začíná (většinou AUG, výjimečně u prokaryot GUG, UUG, CUG)
+* Stop kodon - u něj translace končí (UAA, UAG, UGA)
+== Regulace genové exprese ==
+Geny, které jsou součástí [[genom]]u určitého [[Organismus|organismu]], mohou být činné i nečinné. V každé buňce téhož organismu jsou [[Buněčná diferenciace|činné jen některé geny]] ([[Buněčná diferenciace|buněčná diferenciace)]], které jsou právě v daný [[Ontogeneze|vývojový moment]] potřebné. To, který gen je právě činný, určuje regulace genové exprese.
+Regulaci podléhají všechny procesy genové exprese: transkripce, sestřih ([[splicing]]) RNA, translace a post-translační modifikace bílkoviny.
+Regulace genové exprese tak poskytuje kontrolu nad načasováním, umístěním a množstvím daného genového produktu přítomného v buňce. Má tak velký vliv na buněčnou strukturu a její funkci. Regulace genové exprese je základem buněčné diferenciace, vývoje, morfogeneze, všestrannosti a adaptability každého organismu. Genová regulace slouží jako základ pro evoluční změnu, ale její výkyvy mohou mít i závažné klinické následky.
+== Externí odkazy ==
 {{Článek z Wikipedie}}
 [[Kategorie:Cytogenetika]]
+[[Kategorie:Molekulární biologie]]