Molekulární biologie

Pojmy a zkratky

Pojmy

• amplifikace – zmnožení (syntéza)
  Používá se pro zmnožení DNA - in vivo replikací, in vitro pomocí PCR
• annealing – teplotní hybridizace
  Druhá fáze PCR cyklu, při které dochází k poklesu teploty, což je signál k navázání primeru na DNA na principu komplementarity.
• bioinformatika – vědní disciplína, která se zabývá metodami pro shromažďování, analýzu a vizualizaci velkých souborů biologických dat, zejména dat molekulárně-biologických. Bioinformatika se prolíná s dalšími příbuznými obory, např. molekulární biologií, genomikou, proteomikou, genetikou, výpočetní biologií, matematickou biologií, systémovou biologií, biomedicínskou informatikou, biomedicínským inženýrstvím, výpočetní chemií, informatikou a počítačovou lingvistikou.
• delece – ztráta části chromozomu (strukturní aberace), nebo nukleotidu v DNA (genové mutace)
• denaturace – první fáze PCR cyklu, při které se DNA zahřívá na teplotu 94-98 °C po dobu 20-30 sekund. Při této teplotě dochází k rozrušení vodíkových můstků v molekule DNA a k rozvolnění dvoušroubovice na dvě jednovláknové DNA, na které mohou v dalším kroku nasednout primery.
• dideoxynukleosidtrifosfáty (ddNTP) – nukleotidy, které postrádají hydroxylovou skupinu na 3’-konci, čímž je zabráněno navázání dalšího nukleotidu. Tyto ddNTP tak slouží jako terminátory, čehož se využívá při sekvenování DNA.
• DNA fingerprinting (genetická daktyloskopie) – metoda forenzní biologie, která umožňuje díky unikátnosti sekvence DNA každého jedince určit, zdali daný úsek DNA patří hledanému jedinci.
• DNA polymeráza – termostabilní enzym, který se používá v PCR (např. Taq polymeráza byl získán z termofilní bakterie Thermus aquaticus žijící v horkých pramenech).
• endonukleáza – enzym štěpící fosfodiesterové vazby v určitém místě uvnitř polynukleotidového řetězce.
  Využívá se v restrikční reakci.
• eukaryota (Eukarya, jaderní) – skupina (doména) jednobuněčných a mnohobuněčných organismů (rostliny, houby, živočichové, protista). Eukaryotická buňka obsahuje pravé buněčné jádro a množství dalších organel ohraničených membránou. Podle nové klasifikace řadíme mezi eukaryota následující skupiny: Amoebozoa, Opisthokonta, Rhizaria, Plantae (rostliny), Chromalveolata a Excavata.
• extension – prodloužení
  Třetí fáze PCR cyklu, při které dochází k navýšení teploty, což je signál pro DNA polymerázu přiřazovat volné nukleotidy na principu komplementarity.
• forenzní vědy – vědy, které se aplikují při vyšetřování a dokazování trestných činů, při ověřování identity osob a podobně.
  Souhrn těchto věd se zkráceně označuje jako forenzika (z angl. forensics).
• fylogeneze (fylogenetický vývoj) – vývoj druhů organismů (z řec. fylé = kmen, genesis = zrození, původ), historický proces, který nelze přímo pozorovat, ale rekonstruje se na základě evoluční teorie.
  Věda zkoumající fylogenezi se nazývá fylogenetika. Protějškem fylogeneze je ontogeneze (morfogeneze), pravidelný vývoj jedince k dospělosti.
• gelová elektroforéza – separační metoda, která využívá k dělení látek (iontů) jejich odlišnou pohyblivost ve stejnosměrném elektrickém poli. Dál doputují kratší fragmenty.
  Tato metoda se využívá např. k separaci restrikčních fragmentů DNA, které v gelu putují různou rychlostí v závislosti na jejich velikosti.
• genom – veškerá genetická informace uložená v DNA (u některých virů v RNA) konkrétního organismu (buňky) zahrnující všechny geny i nekódující sekvence. V užším slova smyslu je to pouze kompletní jaderná DNA, v širším slova smyslu je to navíc i mitochondriální a plastidová DNA.
• genomika – obor genetiky, který se zabývá studiem genomů buněk a organismů s využitím metod molekulární biologie a bioinformatiky. Spadá sem především sekvenování, genetické mapování, srovnávání genomů různých organismů za účelem lepšího porozumění evoluce.
• genová exprese (exprese genů) – proces, kterým je informace (uložena v genu) převedena do mRNA (transkripce) a následně do pořadí aminokyselin (translace), čímž je syntetizována bílkovina, která může v buňce plnit různé funkce nebo být součástí buněčné struktury. Bílkovina se tak podílí na vytváření buněčných vlastností (znaků). Gen, u nějž probíhá exprese, je označován jako gen exprimující.
• hybridizace – navázání jednořetězcové molekuly DNA (či RNA) na jinou jednořetězcovou molekulu DNA (či RNA). Využívá se např. v RFLP k navázání značené sondy (jednořetězcová DNA) na DNA (jednořetězcová).
• in situ – odborný termín (z latiny "na místě"), který znamená, že se něco vyskytuje a zkoumá na "svém původním místě". Např. hybridizace in situ.
• in vitro – odborný termín (z latiny "ve skle") používaný v biologii, medicíně a dalších oborech pracujících s organizmy a jejich částmi v umělých podmínkách laboratoře. Konkrétně ve zkumavce, Erlenmeyerově baňce, Petriho miskách, které jsou ze skla, přeneseně i z plastů.
• in vivo – odborný termín (z latiny "v živém") používaný v biologii pro výskyt organizmů (popř. jejich orgánů a částí) v přirozených podmínkách, tedy v orgánech, pletivech či buňkách, resp. celých organizmech.
• inzerce – v molekulární biologii to znamená vložení jisté sekvence DNA do jiné DNA.
• komplementarita bazí – (z lat. complementum, doplněk) vztah vzájemné doplňkovosti purinových (adenin, guanin) a pyrimidinových bází (thymin, cytosin, uracil) v nukleových kyselinách. Vzájemně se spolu páruje adenin a thymin, cytosin a guanin v DNA; adenin a uracil, guanin a cytosin v RNA.
• lader (ladder = žebřík, hmotnostní standard) – DNA rozštěpena na různě velké fragmenty o definované velikosti (např. 100 bp ladder je tvořen fragmenty, které jsou odstupňovány po 100bp). Tento velikostní marker se nanáší na gel při gelové elektroforéze souběžně se vzorky a slouží k porovnání a přibližnému stanovení velikosti fragmentů DNA.
• master mix – komerčně vyráběna směs (obsahující dNTP a DNA polymerázu), která se přidává do PCR
• nukleotidy – stavební kameny nukleových kyselin, jsou složené z nukleové báze (purinové nebo pyrimidinové), pětiuhlíkatého monosacharidu (ribóza nebo deoxyribóza) a zbytků kyseliny fosforečné.
• polymerázová řetězová reakce (PCR, polymerase chain reaction) – metoda molekulární biologie, která umožňuje mnohonásobné zmnožení určitého úseku DNA i z jejího nepatrného množství. Reakce probíhá v přístroji termocycler.
• Polymorfismus délky restrikčních fragmentů (RFLP, restriction fragment length polymorphism) – jev, při kterém se po rozštěpení vzorků DNA od různých jedinců (buněk) pomocí enzymů (restrikční endonukleázy) projeví rozdíly v délce takto vzniklých DNA restrikčních fragmentů. Tyto rozdíly jsou způsobeny rozdíly ve stavbě řetězců DNA (v jejich sekvenci).
  RFLP má praktické využití v postupech, které zjišťují genetické rozdíly mezi jedinci jednoho druhu, případně k mezidruhovému porovnání. Tuto metodu lze využít např. k testování paternity, určení pohlaví u ptáku, v kriminalistice ke zjišťování identity osob, k fylogenetickým studiím apod.
• primer – řetězec nukleové kyseliny (DNA, RNA) dlouhý zpravidla 18-30 bazí, který slouží jako počáteční místo replikace DNA či RNA. Bez primeru by enzym polymeráza nebyl schopen začít syntézu nového řetězce. V eukaryotních i prokaryotních buňkách se při replikaci buněčné DNA využívá RNA primer (ribonukleotidy, které je nutné následně vystříhat a nahradit deoxyribonukleotidy), v molekulární biologii (PCR, sekvenování) jsou používány DNA primery (DNA nukleotidy).
• prokaryota (z řeckého pro =před a karyon=jádro, též prvojaderní) – označení pro buňky, které vznikly před 3-3,5 miliardami let. Prokaryotická buňka je jednodušší než buňka eukaryot. Mezi prokaryota se řadí domény bakterie a archea.
• proteomika – vědecká disciplína zabývající se studiem proteinů a jejich vlastností, především struktury a funkce. Cílem proteomiky je stanovit proteom (soubor všech proteinů) studovaných organismů.
• purifikace (= čištění) – produkt PCR je zbavován chemických nečistot (přebytku solí) a kratších nedosyntetizovaných řetězců.
• restrikce (z latiny re-stringo, re-strictum = škrtím, omezuji) – štěpení DNA pomocí enzymu (restrikční endonukleázy) na různě dlouhé fragmenty v závislosti na sekvenci DNA a na typu použitého enzymu. Restrikce je principem metody RFLP.
• restrikční endonukleáza (restrikční enzym) – enzym, který štěpí DNA (nukleáza), na určitých specifických místech (restrikčních místech) na řetězci DNA. Endonukleázy se využívají v biologickém výzkumu (např. metoda RFLP).
• sekvenátor – přístroj pro sekvenování DNA založen na principu kapilární elektroforézy
• sekvenování DNA (sekvenace, sekvencování, čtení DNA) – souhrnný termín pro biochemické metody, jimiž se zjišťuje pořadí nukleových bází (A, C, G, T) v sekvencích DNA.
• separace – rozdělování či oddělování dvou různých látek od sebe navzájem.
• sonda – krátký úsek DNA o velikosti 10-1000 nukleotidů o známé nukleotidové sekvenci. Tato sonda bývá značena fluorescenčně nebo radioaktivně. Základní použití je v molekulárně biologických, cytologických a dalších biomedicinských a (bio)fyzikálních oborech.
• Southern blotting (Southernův přenos, Southern blot) – biochemická hybridizační metoda umožňující přenos fragmentů DNA z agarového gelu (v němž probíhala elektroforéza) na nitrocelulózovou nebo nylonovou membránu. Autorem této metody je Edwin Southern, podle kterého byla metoda pojmenována.
  Analogicky byly pojmenovány podobné metody: northern blot (k analýze RNA) a western blot (k analýze proteinů).
• substituce (=změna, náhrada) – genová mutace, při které je nukleotid v DNA řetězci nahrazen jiným
• Taq polymeráza – enzym získaný z termofilní bakterie Thermus aquaticus žijící v horkých pramenech. Tento enzym je termostabilní DNA polymeráza, který se používá v PCR.
• termocycler (termocykler) – přístroj v kterém lze podle vloženého programu během několika sekund měnit teplotu až o několik desítek stupňů Celsia. Tento přístroj se používá pro PCR.
• transkripce (z lat. trans + scribere = přepsat) – primární proces proteosyntézy, přepis genetické informace z DNA do mRNA. Probíhá v jádře.
  Obrácený proces se nazývá reverzní transkripce (přepis z mRNA do DNA).
• translace – část genové exprese, při které dochází k syntéze bílkovin. Probíhá na ribozomech v cytoplazmě.
  Jde o sestavení primární struktury bílkoviny podle informace obsažené v mRNA (ta byla vytvořena během transkripce). Během translace je informace v mRNA dekódována a je podle ní sestaven řetězec aminokyselin. Translace má 3 fáze: iniciace, elongace a terminace.
• UV transluminator – přístroj používaný k detekci DNA v gelu po proběhlé gelové elektroforéze. Zviditelnění DNA pod UV světlem je umožněno navázáním barviva (např. ethidiumbromid nebo SYBR Green), které se přidává do gelu na DNA.
• velikostní marker (hmotnostní standard, DNA ladder = žebřík) – DNA rozštěpena na různě velké fragmenty o definované velikosti (např. 100 bp ladder je tvořen fragmenty, které jsou odstupňovány po 100bp). Tento velikostní marker se nanáší na gel při gelové elektroforéze souběžně se vzorky a slouží k porovnání a přibližnému stanovení velikosti fragmentů DNA.

Zkratky

• DNA – deoxyribonukleová kyselina
• dsDNA – dvojřetězcová DNA (double stranded DNA)
• ddNTP – dideoxynukleosidtrifosfáty
• dNTP – deoxyribonukleosidtrifosfáty
• GMO – geneticky modifikované organismy
• NK – nukleová kyselina
• PCR – polymerázová řetězová reakce (Polymerase Chain Reaction)
• RFLP – polymorfismus délky štěpných fragmentů (Restriction Fragment Length Polymorphism)
• RT-PCR – Reverzní Transkripce spojená s PCR
• ssDNA – jednořetězcová DNA (single stranded DNA)

Tyto výukové materiály byly spolufinancovány Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.