Синтезът на ДНК възниква като част от репликацията на ДНК. ДНК е носител на генетична информация и контролира всички жизнени процеси. Той се намира в ядрото на клетката при хората, както и при всички други живи организми. ДНК има формата на двойна нишка, подобна на навиваща се въжена стълба, която се нарича спирала. Тази двойна спирала се състои от две ДНК молекули. Всяка от двете допълващи се единични нишки е изградена от гръбнака на захар молекули (дезоксирибоза) и фосфат остатъци, към които четирите органични азотни бази гуанин, аденин, цитозин и тимин са прикрепени. Двете нишки са свързани помежду си чрез водород връзки между противоположни, така наречените допълващи се, бази. Тук, съгласно принципа на допълващото базово сдвояване, връзките са възможни само между гуанин и цитозин, от една страна, и аденин и тимин, от друга.
Какво е синтез на ДНК?
Синтезът на ДНК възниква като част от репликацията на ДНК. ДНК е носител на генетична информация и контролира всички жизнени процеси. За да се репликира ДНК, е необходим процесът на синтез на ДНК. Описва сградата на Дезоксирибонуклеинова киселина (съкратено като ДНК или също ДНК). Решаващият ензим в този процес е ДНК полимеразата. Само по този начин е възможно клетъчното делене. За репликация, навитата ДНК двойна верига първо се размотава ензими известни като хеликази и топоизомерази, а двете единични нишки са отделени една от друга. Тази подготовка за действителната репликация се нарича посвещение. Сега се синтезира парче РНК, от което ДНК полимеразата се нуждае като отправна точка за своята ензимна активност. По време на следващото удължаване (удължаване на веригата), всяка отделна верига може да се използва от ДНК полимеразата като шаблон за синтезиране на комплементарната аналогична ДНК. Тъй като един от бази може да образува връзки само с друга основа, възможно е да се използва единична верига за реконструкция на другата съответна верига. Това разпределение на комплементарните основи е задачата на ДНК полимеразата. The захар-фосфат След това гръбнакът на новата верига на ДНК се свързва с лигаза. Това създава две нови двойни вериги на ДНК, всяка от които съдържа една верига от старата спирала на ДНК. Следователно новата двойна спирала се нарича полуконсервативна. И двете направления на двойната спирала имат полярност, която показва ориентацията на молекули. Посоката на двете молекули на ДНК в спирала е противоположна. Тъй като обаче ДНК полимеразата работи само в една посока, само веригата, която е в съответната ориентация, може да се изгражда непрекъснато. Другата нишка се синтезира парче по парче. Получените ДНК сегменти, известни също като Okazaki фрагменти, след това се обединяват от лигазата. Прекратяването на синтеза на ДНК с помощта на различни кофактори се нарича терминиране.
Функция и задача
Тъй като повечето клетки имат ограничена продължителност на живота, новите клетки трябва постоянно да се образуват в тялото чрез клетъчно делене, за да заменят тези, които умират. Например червено кръв клетките в човешкото тяло имат средна продължителност на живота 120 дни, докато някои чревни клетки трябва да бъдат заменени с нови клетки само след един или два дни. Това изисква митотично клетъчно делене, при което две нови, еднакви дъщерни клетки се създават от майчината клетка. И двете клетки изискват пълния набор от гени, така че за разлика от други клетъчни компоненти, това не може просто да бъде разделено. За да се гарантира, че по време на разделянето не се губи генетична информация, ДНК трябва да се дублира („репликира“) преди разделянето. Клетъчните деления се извършват и по време на узряването на мъжките и женските зародишни клетки (яйцеклетка и сперма клетки). Въпреки това, в мейотичните разделения, които се извършват, ДНК не се дублира, защото се желае намаляване с половината от ДНК. Когато яйцето и сперма предпазител, пълният брой на хромозоми, състоянието на опаковка на ДНК, след това се постига отново. ДНК е от съществено значение за функционирането на човешкото тяло и всички други организми, тъй като е в основата на синтеза на протеини. Комбинация от три последователни основи, всяка представлява аминокиселина, следователно терминът триплет код. Всеки основен триплет се „превежда“ в аминокиселина чрез информационна РНК (тРНК); тези аминокиселини след това се свързват в клетъчната плазма, за да се образуват протеини.РРНК се различава от ДНК само по един атом в захар остатък от гръбначния стълб и в някои основи. По този начин MRNA служи главно като носител на информация за транспортиране на информация, съхранявана в ДНК, от ядрото до цитоплазмата.
Болести и разстройства
Организъм, неспособен да синтезира ДНК, не би бил жизнеспособен, тъй като новите клетки трябва постоянно да се образуват чрез клетъчно делене, дори по време на ембрионалното развитие. Обаче грешки в синтеза на ДНК, т.е. отделни неправилно вмъкнати бази, които не следват принципа на допълващото сдвояване на основи, се появяват относително често. По тази причина човешките клетки имат системи за възстановяване. Те се основават на ензими които контролират двойната верига на ДНК и коригират неправилно вмъкнатите бази чрез различни механизми. Например, зоната около неправилната основа може да бъде изрязана и възстановена съгласно обяснения принцип на синтеза. Ако обаче системите за възстановяване на ДНК на клетката са дефектни или претоварени, могат да се натрупат несъответствия на основите, така наречените мутации. Тези мутации дестабилизират генома, увеличавайки вероятността от поява на нови грешки в хода на синтеза на ДНК. Натрупването на такива мутации може олово да се рак. В този процес някои гени придобиват a рак-популяризиращ ефект (усилване на функцията) в резултат на мутацията, докато други гени губят защитния си ефект (загуба на функция). Въпреки това, в някои клетки дори е желателно повишена честота на грешки, за да ги направи по-адаптивни, като например в определени клетки на човека имунната система.
