DNA slovník: Od chromosomů k translaci proteinů Abychom se v tom neztratili: chromosomy jsou složeny z chromatid a ty jsou zase tvořeny chromatinem. Dozvíme se také, jak probíhá replikace, transkripce a translace.

Než se ponořím do mechanismu, jak se buňky dělí, myslím si, že by bylo užitečné trochu promluvit o spoustě termínů, která jsou s DNA spojena. Existuje zde spousta slov a některá z nich zní tak trochu stejně, mohou být velmi matoucí. Takže několik prvních, o kterých bych chtěl mluvit, jsou o tom, jak DNA buď to generuje více DNA (dělá kopie sebe sama), nebo jak v podstatě tvoří proteiny a o tomto jsme mluvili ve videu o DNA. Takže řekněme, že mám kousek - nakreslím malý úsek DNA. Mám A a G a T, řekněme, že mám dvě T a pak mám dvě C. Jenom nějaký malý úsek. Tady pokračuje dále. A samozřejmě je to dvojšroubovice. Má své odpovídající báze. Udělám to v této barvě. Takže A odpovídá T, G s C, G tvoří vodíkové můstky s C, T s A, T s A, C s G, C s G. A pak to samozřejmě pokračuje v tom směru. Takže existuje pár rozdílných procesů, které se týkají DNA. Jeden je, když se jedná o tělní buňky a potřebujete udělat třeba více verzí vašich kožních buněk, vaše DNA musí nakopírovat sama sebe a tenhle proces je nazýván replikace. Replikujete DNA, takže to tu zreplikuju. Jak může tahle DNA kopírovat sama sebe? Tohle je jedna z krásných věcí, které jsou dány strukturou DNA. Replikace. Dělám velká zjednodušení, ale podstatou je, že se tyhle dvě vlákna oddělí a to se nestane samo od sebe. Je to zprostředkováno proteiny a enzymy, ale o detailech biologie mikrostruktur budu mluvit v nadcházejícím videu. Takže tyhle vlákna se od sebe oddělí. Dám to sem. Oddělí se od sebe. Vezmu i to druhé. Je to příliš velké. Tohle vlákno vypadá asi takhle. Oddělí se od sebe a pak, když jsou od sebe odděleni, co se může stát? Smažu trochu tohoto tady. Smažu to tady. Takže máte tuhle dvojšroubovici. Vlákna byla propojena. Jejich páry bazí se od sebe oddělí. Teď, když se oddělí, co můžou dělat? Můžou se stát šablonou pro tvorbu druhého. Když je tahle báze volná, teď by najednou mohla přijít thyminová báze a připojit se právě zde, takže ty nukleotidy by se začaly párovat. Budete mít thymin a cytosin a pak adenin, adenin, guanin, guanin a tak dále. A pak na téhle druhé straně - tohle další zelené vlákno, které bylo dříve připojeno k tomuhle modrému vláknu. Stane se to samé. Máte adenin, guanin, thymin, thymin, cytosin, cytosin. Takže co se právě stalo? Oddělením vláken a pak připojením jejich komplementárních bází pouze duplikujeme tuto molekulu, že? Podrobnosti biologie účastnících se mikrostruktur budeme dělat v budoucnu, ale toto je jenom k získání představy. Toto je způsob, jak DNA dělá kopie sebe sama. Zvláště když mluvíme o mitóze a meióze, bych mohl říct - tohle je fáze, kde k replikaci došlo. Teď další věc, o které hodně uslyšíte a já o ní mluvil ve videu o DNA, je transkripce. V tomto videu jsem se moc nesoustředil na detaily toho, jak se DNA duplikuje, ale jedna z krásných věcí na designu dvojité šroubovice je, že umožňuje snadnou duplikaci DNA. Jenom rozdělíte dvě vlákna šroubovice a ty se pak v podstatě stanou templátem pro vznik nového vlákna šroubovice. Pak máte duplikát, kopii. Teď, transkripce je to co potřebujeme, aby se stalo s touto DNA, aby se nakonec proměnila v protein, ale transkripce je přechodný krok. Je to krok, kde jdete od DNA k mRNA. A pak mRNA opouští jádro buňky, míří ven k ribosomům, o tom budu mluvit za chvíli. Takže můžeme udělat to samé. Takže tato vlákna se ještě jednou během transkripce rozdělí. To bylo jedno oddělení tam a další oddělení přímo tady. Vlastně by možná by bylo rozumnější dělat jen jednu půlku. Smažu to. Řekněme, že právě jdeme na transkripci na tomto zeleném vlákně zde. Nechte mě vymazat všechno tohle - ne, špatná barva. Nechte mě vymazat tohle tady. Teď se stane to, že místo, aby se nukleotidy deoxyribonukleové kyseliny spárovaly s tímto vláknem DNA, spárují se s ribonukleovou kyselinou neboli RNA. A RNA udělám purpurově. Takže RNA se s tím spáruje. Thymin v DNA se spáruje s adeninem. Guanin - teď, když mluvíme o RNA - namísto thyminu máme uracil, uracil, cytosin, cytosin a tak dále. Tohle je mRNA. Teď se to oddělí. mRNA se oddělí a opustí jádro. Opustí jádro a pak máte translaci. To je proces směřující od mRNA k - pamatujete si z videa o DNA, jak jsem představil tRNA. Transferová RNA - druh přenosové struktury, který doveze aminokyselinu k mRNA. K translaci dochází v těchto částech buňky, které se nazývají ribozomy. Ale translace v podstatě jde od mRNA k proteinu. My víme, jak se to stalo. Máte toto - zkopíruju to. Vlastně udělám kopii toho celého. Tohle se rozdělí, mRNA opouští jádro a pak máte ty malé tRNA náklaďáčky, které v podstatě přivezou aminokyseliny. Takže mám nějakou tRNA. Adenin, adenin, guanin a guanin. Tohle je tRNA. Tohle je kodon. Kodon má tři páry bazí, na druhé je k tRNA připojena určitá aminokyselina. Pak zde máte nějaké další molekuly tRNA. Řekněme, že je to uracil, cytosin, adenin. A k nim jsou připojeny jiné aminokyseliny. Pak se tyto aminokyseliny spolu spojí a vytvoří dlouhý řetězec - protein. Protein se složí v tyto podivné a komplikované tvary. Takže jen k ujištění, že vše chápete. Když začneme s DNA a v podstatě uděláme kopie DNA, replikujeme ji, Replikujete DNA. Když vytváříte mRNA z DNA templátu, tak je to transkripce. Přepisujete informaci z jedné formy na jinou, což je transkripce. Když mRNA opouští jádro buňky - nakreslím buňku, aby jsme se neztratili. Jestli je tohle celá buňka - ukážeme si strukturu buňky v budoucnu. Jestli je tohle celá buňka, jádro bude v centru. To je místo, kde sídlí všechna DNA a kde se odehrává replikace a transkripce. Potom mRNA opouští jádro (pozn. řečeno buňku) a pak uvnitř ribozomů, o kterých se budeme bavit v budoucnu, probíhá translace a proteiny se skládají. Takže směrem z mRNA do proteinu je proces translace. Překládáte z genetického kódu do sekvence aminokyselin v proteinu. Tohle je translace. Takže tohle jsou slova, ve kterých je třeba si udělat pořádek a ujistěte se, že používáte správné slovo, když mluvíte o různých procesech. Teď další část DNA slovíček, která mě, když jsem se je poprvé učil, připadala matoucí, jsou slova chromosom - napíšu je sem - protože už víte, jak jsou tyto slova matoucí - chromosom, chromatin a chromatida. Takže chromosom, o kterém jsem už mluvili. Máte DNA. Můžete mít vlákno DNA. To je dvojšroubovice. Tohle vlákno, kdybych to přiblížil, jsou vlastně dvě rozdílné šroubovice a samozřejmě mají vlastní páry bazí. Jenom nakreslím nějaké páry bazí spojené tímto způsobem. Chci aby bylo jasné, když tady kreslím tuhle malou zelenou řadu, tak to je dvojšroubovice. Teď se dvojšroubovice obalí kolem proteinů, které nazýváme histony. Takže řekněme, že se dvojšroubovice obalí kolem histonů tímto způsobem a obalí se to takhle a obalí se to takhle a teď máte tyhle histony, což jsou proteiny. Teď, tahle struktura, když mluvíte o DNA v kombinaci s proteiny, které určují její strukturu, a pak tyto struktury jsou vlastně obaleny kolem dalších a dalších a nakonec, záleží na tom, ve které fázi života buňky jsme, máte rozdílné struktury. Ale když mluvíte o nukleové kyselině, což je DNA, a zkombinujete ji s proteiny, mluvíte o chromatinu. Takže tohle je DNA plus - můžete to vidět jako strukturální proteiny, které dávají DNA její tvar. A ta myšlenka, že existuje chromatin, byla poprvé použita, když se lidé podívali na buňku, pokaždé, když jsem do teď kreslil jádro buňky, kreslil jsem tyto jasně vymezené - jen to popisuju. Takže řekněme, že toto je jádro buňky. Kreslil jsem zde jasně vymezenou strukturu. Takže tohle je jedna a tohle by mohla být další, možná kratší, a pak to má vlastní homologní chromozom. Takže jsem kreslil tyto chromosomy, že? A každý z těchto chromozomů, které jsem nakreslil v minulém videu, je v podstatě dlouhé vlákno DNA, dlouhé řetězce těsně sbalené DNA. Takže kdybych to tak nakreslil, kdybych to přiblížil, tak byste viděli jedno vlákno a to je skutečně jenom těsně sbaleno. A pak jeho homologní chromosom - vzpomeňte si, v jiném videu jsem mluvil o tom, homologní chromosom, který v podstatě kóduje stejné geny, ale má jejich odlišnou verzi. Jestliže modrý přišel od otce, tak červený přišel od matky, ale kóduje v podstatě stejné geny. Takže když mluvíme o tomto jednom řetězci, řekněme o tomhle řetězci, který mám od svého otce, řetězci DNA v této struktuře, říkáme, že je to chromosom. Teď když obecně poukážeme - a chci aby to bylo jasné - DNA má tento tvar v určité fázi jejího života, když se v podstatě replikuje - vlastně přesněji - než se buňka může rozdělit, DNA zaujímá tento jasně vymezený tvar. Většinu života buňky, když DNA vlastně dělá svoji práci, když vytváří proteiny nebo když jsou proteiny přepisovány a překládány z DNA, DNA není takto celá svázaná. Protože kdyby byla takto svázaná, bylo by pro replikační a transkripční zařízení velmi těžké dostat se na DNA a vytvořit proteiny a či cokoliv dalšího. DNA za normálních okolností - nakreslím tu stejné jádro - normálně ji nemůžete vidět ani ve světelném mikroskopu. Je tak tenká, že vlákno DNA je jenom volně rozprostřeno v buňce. Kreslím to tady, takže můžete zkusit - možná to druhé vlákno je takto. A pak máte kratší vlákno, které je takto. Tak ho ani nemůžete vidět. Není to v téhle jasně vymezené struktuře. Takhle to normálně vypadá. To druhé krátké vlákno je takhle. Takže byste viděli tenhle druh změti, kombinace DNA a proteinů, tohle je, jak tomu lidé v podstatě říkají, chromatin. Takže slova mohou být velmi nejasná a matoucí, ale pro obecné používání platí, když mluvíte o jasně vymezeném jednom řetězci DNA, v tomto případě o velmi jasně vymezené struktuře, to je chromozom. Chromatin může buď odkazovat na typ struktury chromozomu, tedy kombinaci DNA a proteinů, které mu dávají strukturu, nebo to může odkazovat na celou tuto změť mnoha chromozomů, která se skládá z DNA, z mnoha chromozomů a všech proteinů, které jsou smíchány. Takže chci, aby v tom bylo jasno. Další slovo je chromatida. Co je to chromatida? Vlastně, jen v případě, že jsem - nepamatuji se, jestli jsem tohle označil. Tyhle proteiny, které dávají strukturu chromatinu, tedy také tvoří chromatin nebo dávají strukturu celému chromozomu, těm se říká histony. A existuje více typů, které tvoří strukturu ve více úrovních a my toto probereme ve větším detailu. Takže co je chromatida? Když se DNA replikuje - řekněme, že to předtím byla moje DNA. Když je to v normálním stavu. Mám jednu verzi od otce a jednu verzi od matky. Teď, řekněme, že se replikuje. Takže moje verze od mého otce, prvně je v této podobě. Je to jedno dlouhé vlákno DNA. Tvoří další verzi sebe sama, která je identická, jestliže vše proběhlo správně, ten identický kus bude vypadat takto. A jsou k sobě ze začátku spojeny. Jsou k sobě spojeny v místě zvaném centromera. Tady mám dvě vlákna, která jsou spojena. Když mám dvě vlákna, která obsahují přesně - tady mám tohle vlákno, a pak mám - nakreslím to trochu jinak. Mohl bych to nakreslit více různými způsoby. Mohl bych říct, že tohle vlákno je tady a pak mám to druhé vlákno tady. Mám dvě kopie. Nesou stejnou DNA. Jsou identické. Pořád tomu říkám chromozom. Tahle celá struktura se nazývá chromozom, ale teď, každá samostatná kopie je nazývána chromatida. Takže tohle je jedna chromatida a tohle je druhá chromatida. Někdy se jim říká sesterské chromatidy. Možná by jim měli říkat "dvojčecí" chromatidy, protože obsahují stejnou genetickou informaci. Takže tento chromozom má dvě chromatidy. Předtím, než dojde k replikaci, nebo se DNA zduplikuje, mohl byste říct že tento chromosom, tento chromosom od otce, má jednu chromatidu. Můžete tomu říkat chromatida, ačkoliv to nebývá zvykem. Lidé začínají mluvit o chromatidách ve chvíli, kdy máte dvě z nich v jednom chromozomu. A naučíme se v mitóze a meióze, že se tyto dvě chromatidy rozdělí, a ve chvíli, kdy se rozdělí, tak to samé vlákno DNA, kterému jste říkal chromatida, se změní v jednotlivé chromozomy. Takže tohle je jeden z nich. A pak tady máte dalšího, který se oddělí směrem sem. Zakroužkuju to zelenou barvou. Tenhle se možná může takhle odsunout a ten, který jsem zakroužkoval oranžově, by se mohl posunout takto. Ve chvíli, kdy se oddělí, už je nespojuje centromera. To, co jsme původně nazývali jedním chromozomem s dvěma chromatidami, budeme teď nazývat dvěma oddělenými chromozomy. Mohli by jste teď říct, že máte dva oddělené chromozomy. Každý je tvořen jednou chromatidou. Takže snad to trochu vyjasní něco z terminologie kolem DNA. Vždycky je to pro mě matoucí. Ale tohle video bude užitečným nástrojem, když se podíváme na mitózu a meiózu, tam začnu říkat - chromozomy se staly chromatidami. A vy řeknete něco jako - počkat, jak se z jednoho chromozomu staly dva chromozomy? A jak se chromatida stala chromozomem? A všechno se to točí kolem slovíček. Vybral bych odlišnější slova, než nazývat toto chromozomem a nazývat každou z těchto jednotek chromozomy. Ale tohle je způsob, jakým jsme se je rozhodli pojmenovat. Vlastně, jen v případě, že jste zvědaví, pravděpodobně přemýšlíte, odkud slovo "chromo" pochází. Nevím, jestli znáte starý Kodak, film se jmenoval "chromo color". A "chromo" se vztahuje k barvě. Myslím, že to pochází od Řeků pro označení barvy. Nese to toto pojmenování, protože, když se první lidé dívali do jádra buňky, tak nanesli barvení a tyto struktury, kterým říkáme chromozomy, se zabarvily, takže jsme je mohli dobře vidět světelným mikroskopem. A zbytek - "soma" pochází od slova pro tělo, tělísko, lze si to tedy představit jako zbarvené tělísko. To je důvod, proč je to nazýváno chromozomem. Takže chromatin taky pochází z - dobře, nebudu zabíhat do každého z těchto slov. Ale snad to trochu objasní tohle všechno, debatu o chromatidě, chromozomu a chromatinu. Teď jste dobře vybaveni pro studium mitózy a meiózy.