ДНК синтеза

Тхе ДНК синтеза одвија се као део репликације ДНК. ДНК је носилац генетских информација и контролише све животне процесе. Код људи се, као и у свим осталим живим бићима, налази у језгру ћелије. ДНК је дволанчана, слична искривљеним конопцима који се називају вијак. Ова двострука спирала састоји се од два молекула ДНК. Свака од два комплементарна појединачна ланца састоји се од окоснице молекула шећера (деоксирибоза) и фосфатних остатака на које су везане четири органске, азотне базе ганин, аденин, цитозин и тимин. Две нити су међусобно повезане водиковим везама између супротстављених, такозваних комплементарних база. Према принципу комплементарног спајања базе, могуће су само везе између гванина и цитозина с једне стране и аденина и тимина с друге стране.

Шта је синтеза ДНК?

Да би се ДНК могла поновити, неопходан је процес синтезе ДНК. Описује структуру деоксирибонуклеинске киселине (скраћено као ДНК или ДНК). Кључни ензим овде је ДНК полимераза. Ово је једини начин на који је могућа подела ћелија.

За репликацију, уврнути двоструки ланац ДНК најпре се одвезује ензимима, такозваним хеликазама и топоизомеразама, а два појединачна ланца су одвојена једна од друге. Ова припрема за стварну репликацију назива се иницијацијом. Сада се синтетише део РНА, којој је ДНК полимераза потребна као полазна тачка за своје ензиматско деловање.

Током следећег издужења (продужетак ланца), ДНК полимераза може да користи сваки појединачни ланац као образац за синтезу комплементарне ДНК друге стране. Пошто се једна од база може везати само за једну другу базу, могуће је користити један прамен за реконструкцију другог, повезаног ланца. Задатак комплементарних база задатак је ДНК полимеразе.

Шећер-фосфатна окосница новог ланца ДНК је затим повезана лигазом. Ово ствара два нова двострука ланца ДНК, од којих свака садржи прамен старог ДНА спирала. Нова двострука спирала зато се назива полуконзервативном.

Обе нити двоструке спирале имају поларитет који указује на оријентацију молекула. Правац два молекула ДНК у спирали је супротан. Пошто ДНК полимераза делује само у једном правцу, само се прамен који је у одговарајућој оријентацији може непрекидно стварати. Други прамен синтетише се део по део. Резултујуће ДНК сегменте, познате и као Оказаки фрагменти, затим лигаза спаја заједно.Престанак синтезе ДНК уз помоћ различитих кофактора познат је и као престанак.

Функција и задатак

Будући да већина ћелија има ограничен животни век, нове ћелије се морају непрестано формирати у телу дељењем ћелија како би замениле умируће. На пример, црвена крвна зрнца у људском телу имају просечан животни век од 120 дана, док се неке цревне ћелије морају заменити новим ћелијама након једног или два дана. Ово захтева митотичку ћелијску поделу, у којој се из матичне ћелије створе две нове, идентичне ћерке. Обе ћелије требају комплетан сет гена, што значи да се, за разлику од осталих ћелијских компоненти, не може једноставно раздвојити. Како се током дељења не губе генетске информације, ДНК се мора делити („поновити“) пре дељења.

Поделе ћелије се такође дешавају током сазревања ћелија мушких и женских клија (јајашца и сперматозоида). У мејотским поделама које се догађају, ДНК се не удвостручује, јер је пожељно смањење половине ДНК. Када се јајне ћелије и сперматозоиди спајају, поново се достиже комплетан број хромозома, стање паковања ДНК.

ДНК је неопходан за функционисање људског тела и свих осталих организама, јер је основа за синтезу протеина. Комбинација три узастопне базе означава једну аминокиселину, због чега се назива троструким кодом. Сваки базни троплет је "преведен" у аминокиселину преко мессенгер РНА (мРНА); ове аминокиселине су затим повезане са протеинима у ћелијској плазми. МРНА се разликује од ДНК само у једном атому у шећерном остатку кичме и у неколико база. МРНА углавном служи као носач информација за транспорт информација смештених у ДНК из ћелијског језгра у ћелијску плазму.

Болести и тегобе

Организам који није способан за синтезу ДНК не би био одржив, јер нове ћелије морају да се формирају дељењем ћелија током ембрионалног развоја. Грешке у синтези ДНК, односно појединачне погрешно уграђене базе које не следе принцип комплементарног спајања база, догађају се релативно често. Због тога људске ћелије имају системе за поправак. Они се заснивају на ензимима који контролишу двоструку нит ДНК и исправљају погрешно уметнуте базе користећи различите механизме.

У ту сврху, на пример, подручје око погрешне базе може се исећи и обновити у складу са објашњеним принципом синтезе. Међутим, ако су ћелијски системи за поправљање ДНК неисправни или преоптерећени, базне неусклађености, познате као мутације, могу се акумулирати. Ове мутације дестабилизирају геном и на тај начин повећавају вероватноћу за нове грешке током синтезе ДНК. Акумулација таквих мутација може довести до рака. Мутација даје неким генима ефекат промоције рака (добитак функције), док други гени губе заштитно дејство (губитак функције).

Међутим, у неким ћелијама повећана стопа грешке је чак пожељна да би се учинила прилагодљивијима, на пример у одређеним ћелијама људског имунолошког система.