DNA-synteesi tapahtuu osana DNA: n replikaatiota. DNA on geneettisen tiedon kantaja ja hallitsee kaikkia elämän prosesseja. Ihmisissä, kuten kaikissa muissakin elävissä asioissa, se sijaitsee solun ytimessä. DNA on kaksois juosteen muodossa, samanlainen kuin kierretty köysitikkara, jota kutsutaan helixiksi. Tämä kaksoiskierre koostuu kahdesta DNA-molekyylistä. Kumpikin kahdesta komplementaarisesta yksittäisestä juosteesta koostuu runko-osasta sokerimolekyylejä (deoksiriboosi) ja fosfaattijäännöksiä, joihin neljä orgaanista, typpipitoista emästä, guaniini, adeniini, sytosiini ja tymiini ovat sitoutuneet. Nämä kaksi juostetta on sidottu toisiinsa vastakkaisten, ns. Komplementaaristen emästen välisten vety sidosten kautta. Komplementaarisen emäsparin muodostamisen periaatteen mukaan vain kytkennät toisaalta guaniinin ja sytosiinin ja toisaalta adeniinin ja tymiinin välillä.
Mikä on DNA-synteesi?
Jotta DNA voisi replikoitua, DNA-synteesiprosessi on välttämätön. Se kuvaa deoksiribonukleiinihapon (lyhennettynä DNA tai DNA) rakennetta. Keskeinen entsyymi tässä on DNA-polymeraasi. Tämä on ainoa tapa, jolla solunjako on mahdollista.
Replikaatiota varten kierretty DNA-kaksoisjuoste puretaan ensin entsyymeillä, ns. Helikaasilla ja topoisomeraaseilla, ja kaksi erillistä juostaa erotetaan toisistaan. Tätä todellisen replikaation valmistelua kutsutaan aloitukseksi. Nyt syntetisoidaan pala RNA: ta, jota DNA-polymeraasi tarvitsee lähtökohtana entsymaattiselle aktiivisuudelleen.
Seuraavan pidentämisen (juostepidennys) aikana DNA-polymeraasi voi käyttää kutakin yksittäistä juostetta templaattina komplementaarisen vastine-DNA: n syntetisoimiseksi. Koska toinen emäksistä voi sitoutua vain yhteen toiseen emäkseen, on mahdollista rekonstruoida toinen, liittyvä juoste yhdellä juosteella. Tämä komplementaaristen emästen osoittaminen on DNA-polymeraasin tehtävä.
Uuden DNA-juosteen sokerifosfaatti runko yhdistetään sitten ligaasilla. Tämä luo kaksi uutta DNA-kaksois juostet, joista kukin sisältää juosteen vanhasta DNA-heliksistä. Uutta kaksoiskierrettä kutsutaan siis puolikonservatiiviseksi.
Kaksinkertaisen kierukan molemmilla juosteilla on polaarisuus, joka ilmaisee molekyylien suunnan. Kahden DNA-molekyylin suunta kierteessä on päinvastainen. Koska DNA-polymeraasi toimii vain yhteen suuntaan, vain juoste, joka on oikeassa suunnassa, voidaan rakentaa jatkuvasti. Toinen juoste syntetisoidaan pala kappaleelta. Tuloksena olevat DNA-segmentit, tunnetaan myös nimellä Okazaki-fragmentit, liitetään sitten ligaasilla.DNA-synteesin lopettaminen erilaisten kofaktorien avulla tunnetaan lopetuksena.
Toiminto ja tehtävä
Koska useimpien solujen elinikä on vain rajoitettu, kehossa on jatkuvasti muodostettava uusia soluja solujen jakautumisen kautta kuolleiden korvaamiseksi. Esimerkiksi ihmisen kehon punasolujen elinikä on keskimäärin 120 päivää, kun taas jotkut suolistosolut on korvattava uusilla soluilla yhden tai kahden päivän kuluttua. Tämä vaatii mitoottista solujen jakautumista, jossa emäsolusta luodaan kaksi uutta, identtistä tytärsolua. Molemmat solut tarvitsevat koko joukon geenejä, mikä tarkoittaa, että toisin kuin muut solukomponentit, sitä ei voida yksinkertaisesti jakaa. Joten geneettistä tietoa ei menetetä jaon aikana, DNA on kaksinkertaistettava ("replikoitava") ennen jakoa.
Solujakauma tapahtuu myös uros- ja naissukusolujen (muna- ja siittiösolujen) kypsymisen aikana. Meioottisissa jakautumisissa, jotka tapahtuvat, DNA: ta ei kaksinkertaisteta, koska halutaan vähentää puoleen DNA: sta. Kun muna- ja siittiösolut sulautuvat, saavutetaan jälleen kromosomien kokonaismäärä, DNA: n pakkaustila.
DNA on välttämätön ihmiskehon ja kaikkien muiden organismien toiminnalle, koska se on proteiinien synteesin perusta. Kolmen peräkkäisen emäksen yhdistelmä tarkoittaa yhtä aminohappoa, minkä vuoksi sitä kutsutaan triplettikoodiksi. Jokainen emäksinen tripletti “käännetään” aminohapoksi lähetti-RNA: n (mRNA) kautta; nämä aminohapot kytketään sitten soluplasman proteiineihin. MRNA eroaa DNA: sta vain yhdellä atomilla selkärangan sokerijäännöksessä ja muutamassa emäksessä. MRNA toimii pääasiassa tietovälineenä DNA: han tallennetun tiedon kuljettamiseen solun ytimestä soluplasmaan.
Sairaudet ja vaivat
Organismi, joka ei kykene DNA-synteesiin, ei olisi elinkelpoinen, koska uudet solut on muodostettava solunjakautumisen avulla alkion kehityksen aikana. DNA-synteesin virheitä, toisin sanoen yksittäisiä väärin sisällytettyjä emäksiä, jotka eivät noudata komplementaarisen emäsparin muodostamisen periaatetta, esiintyy suhteellisen usein. Tämän vuoksi ihmisen soluissa on korjausjärjestelmiä. Nämä perustuvat entsyymeihin, jotka kontrolloivat DNA: n kaksoisjuostetta ja korjaavat väärin asetettuja emäksiä käyttämällä erilaisia mekanismeja.
Tätä tarkoitusta varten voidaan esimerkiksi väärän pohjan ympärillä oleva alue leikata pois ja rakentaa uudelleen selitetyn synteesiperiaatteen mukaisesti. Kuitenkin, jos solun DNA: n korjausjärjestelmät ovat vialliset tai ylikuormitetut, emäspoikkeamat, ns. Mutaatiot, voivat kertyä. Nämä mutaatiot destabiloivat genomia ja lisäävät siten uusien virheiden todennäköisyyttä DNA-synteesin aikana. Tällaisten mutaatioiden kertyminen voi johtaa syöpään. Mutaatio antaa joillekin geeneille syöpää edistävän vaikutuksen (toiminnan lisääntyminen), kun taas muut geenit menettävät suojaavan vaikutuksensa (toiminnan menetys).
Joissakin soluissa lisääntynyt virhesuhde on kuitenkin jopa toivottavaa, jotta ne olisivat paremmin mukautuvia, esimerkiksi tietyissä ihmisen immuunijärjestelmän soluissa.
.jpg)
