Синтез на ДНК

Най- Синтез на ДНК протича като част от репликацията на ДНК. ДНК е носител на генетична информация и контролира всички жизнени процеси. При хората, както и при всички останали живи същества, той се намира в ядрото на клетката. ДНК е двуверижен, подобен на усукана въжена стълба, наречена спирала. Тази двойна спирала се състои от две молекули на ДНК. Всяка от двете допълващи се единични нишки е съставена от основата на захарни молекули (дезоксирибоза) и фосфатни остатъци, към които се свързват четирите органични, азотни основи гуанин, аденин, цитозин и тимин. Двете нишки са свързани една с друга чрез водородни връзки между противоположни, т. Нар. Допълващи се основи. Според принципа на допълващо базово сдвояване са възможни само връзки между гуанин и цитозин от една страна и аденин и тимин от друга страна.

Какво е синтез на ДНК?

За да се възпроизведе ДНК, е необходим процесът на синтеза на ДНК. Описва структурата на дезоксирибонуклеиновата киселина (съкратено като ДНК или ДНК). Ключовият ензим тук е ДНК полимераза. Това е единственият начин за делене на клетките.

За репликация, усуканата двойна верига на ДНК първо се развързва от ензими, така наречените хеликази и топоизомерази, а двете единични нишки са разделени една от друга. Тази подготовка за действителната репликация се нарича инициация. Сега се синтезира парче РНК, от което ДНК полимеразата се нуждае като отправна точка за своята ензимна активност.

По време на последващото удължаване (удължаване на веригата), всеки отделен кичур може да бъде използван от ДНК полимеразата като шаблон за синтезиране на допълващата ДНК-контрагент. Тъй като една от основите може да се свърже само към една друга основа, е възможно да се реконструира другата, свързана нишка, като се използва една единствена верига. Това разпределение на допълнителните основи е задачата на ДНК полимеразата.

След това захарно-фосфатната основа на новата верига на ДНК е свързана с лигаза. Това създава две нови ДНК двойни нишки, всяка от които съдържа кичур от старата ДНК спирала. Следователно новата двойна спирала се нарича полуконсервативна.

И двете нишки на двойната спирала имат полярност, която показва ориентацията на молекулите. Посоката на двете молекули на ДНК в спирала е обратна. Тъй като ДНК полимеразата работи само в една посока, само нишката, която е в подходяща ориентация, може да се изгражда непрекъснато. Другото направление се синтезира парче по парче. Получените ДНК сегменти, известни също като фрагменти от Okazaki, след това се съединяват от лигазата.Прекратяването на синтеза на ДНК с помощта на различни кофактори е известно като прекратяване.

Функция и задача

Тъй като повечето клетки имат само ограничен живот, новите клетки трябва постоянно да се образуват в тялото чрез делене на клетки, за да се заменят умиращите. Червените кръвни клетки в човешкото тяло например имат среден живот от 120 дни, докато някои чревни клетки трябва да бъдат заменени с нови клетки след един или два дни. Това изисква митотично клетъчно деление, при което две нови, идентични дъщерни клетки се създават от майчината клетка. И двете клетки се нуждаят от пълния набор от гени, което означава, че за разлика от други клетъчни компоненти, той не може просто да се раздели. За да не се губи генетична информация по време на деленето, ДНК трябва да бъде удвоена („възпроизведена“) преди разделянето.

Клетъчните деления се извършват и по време на узряването на мъжките и женските зародишни клетки (яйцеклетки и сперматозоиди). В мейотичните разделения, които се провеждат, ДНК не се удвоява, тъй като е желателно намаляване на половината от ДНК. Когато яйцеклетките и сперматозоидите се слят, пълният брой хромозоми, състоянието на опаковане на ДНК, се достига отново.

ДНК е от съществено значение за функционирането на човешкото тяло и всички други организми, тъй като е основа за синтеза на протеини. Комбинация от три последователни основи означава една аминокиселина, поради което тя се нарича триплетен код. Всеки основен триплет се "превежда" в аминокиселина чрез месинджър РНК (тРНК); тези аминокиселини след това са свързани с протеини в клетъчната плазма. ИРНК се различава от ДНК само в един атом в захарния остатък на гръбнака и в няколко основи. MRNA служи главно като носител на информация за транспортиране на информация, съхранявана в ДНК, от клетъчното ядро ​​в клетъчната плазма.

Болести и неразположения

Организъм, който не е в състояние да синтезира ДНК, не би бил жизнеспособен, тъй като по време на ембрионалното развитие трябва да се образуват нови клетки чрез делене на клетките. Грешките в синтеза на ДНК, тоест отделни неправилно включени основи, които не следват принципа на допълващо свързване на основата, се срещат сравнително често. Поради това човешките клетки имат системи за ремонт. Те се основават на ензими, които контролират двойната верига на ДНК и коригират неправилно поставени основи, използвайки различни механизми.

За тази цел, например, зоната около грешната основа може да бъде изрязана и изградена отново според обяснения принцип на синтеза. Ако обаче системата за репарация на ДНК на клетката е дефектна или претоварена, базовите несъответствия, известни като мутации, могат да се натрупат. Тези мутации дестабилизират генома и по този начин увеличават вероятността от нови грешки в хода на синтеза на ДНК. Натрупването на такива мутации може да доведе до рак. Мутацията дава на някои гени стимулиращ рак ефект (усилване на функцията), докато други гени губят защитния си ефект (загуба на функция).

В някои клетки обаче повишен процент на грешки е дори желателно, за да ги направи по-адаптивни, например в определени клетки на човешката имунна система.