Syntéza DNA probíhá jako součást replikace DNA. DNA je nositelem genetických informací a řídí všechny životní procesy. U lidí, stejně jako u všech ostatních živých věcí, je umístěn v jádru buňky. DNA je dvouvláknová, podobná stočenému lanovému žebříku zvanému šroubovice. Tato dvojitá spirála sestává ze dvou molekul DNA. Každý ze dvou komplementárních jednotlivých řetězců je tvořen páteří cukerných molekul (deoxyribóza) a fosfátovými zbytky, na které jsou navázány čtyři organické dusíkaté báze guanin, adenin, cytosin a thymin. Tyto dva řetězce jsou vzájemně vázány vodíkovými vazbami mezi protilehlými, takzvanými komplementárními bázemi. Podle principu komplementárního párování bází jsou možné pouze vazby mezi guaninem a cytosinem na jedné straně a adeninem a thyminem na straně druhé.
Co je syntéza DNA?
Aby se DNA mohla replikovat, je nezbytný proces syntézy DNA. Popisuje strukturu kyseliny deoxyribonukleové (zkráceně DNA nebo DNA). Klíčovým enzymem je zde DNA polymeráza. Toto je jediný způsob dělení buněk.
Pro replikaci se kroucená dvouřetězcová DNA nejprve rozvázala enzymy, tzv. Helikázy a topoisomerázy, a dva jednotlivé řetězce se od sebe oddělily. Tato příprava skutečné replikace se nazývá iniciace. Nyní je syntetizována část RNA, kterou DNA polymeráza potřebuje jako výchozí bod pro svou enzymatickou aktivitu.
Během následné elongace (prodloužení řetězce) může být každý jednotlivý řetězec použit DNA polymerázou jako templát pro syntézu komplementární protějšky DNA. Protože se jedna z bází může vázat pouze na jednu jinou bázi, je možné použít jeden řetězec k rekonstrukci druhého přidruženého řetězce. Toto přiřazení komplementárních bází je úkolem DNA polymerázy.
Kostra cukru a fosfátu nového řetězce DNA je pak spojena ligázou. Tím se vytvoří dva nové dvojité řetězce DNA, z nichž každý obsahuje řetězec ze staré šroubovice DNA. Nový dvojitý šroubovice se proto nazývá polokonzervativní.
Oba řetězce dvojité spirály mají polaritu, která označuje orientaci molekul. Směr těchto dvou molekul DNA ve spirále je opačný. Protože DNA polymeráza pracuje pouze v jednom směru, může být kontinuálně vytvářen pouze řetězec, který je ve vhodné orientaci. Druhý řetězec je syntetizován kousek po kousku. Výsledné DNA segmenty, také známé jako Okazaki fragmenty, jsou potom ligovány dohromady.Ukončení syntézy DNA pomocí různých kofaktorů se nazývá ukončení.
Funkce a úkol
Protože většina buněk má pouze omezenou životnost, musí se v těle prostřednictvím buněčného dělení neustále tvořit nové buňky, aby nahradily ty, které umírají. Například červené krvinky v lidském těle mají průměrnou životnost 120 dní, zatímco některé střevní buňky musí být nahrazeny novými buňkami po jednom nebo dvou dnech. To vyžaduje dělení mitotických buněk, ve kterém jsou z mateřské buňky vytvořeny dvě nové identické dceřiné buňky. Obě buňky potřebují kompletní sadu genů, což znamená, že na rozdíl od jiných buněčných složek se nemůže jednoduše rozdělit. Aby nedošlo ke ztrátě genetické informace během dělení, musí být DNA před dělením zdvojnásobena („replikována“).
K buněčnému dělení dochází také během zrání mužských a ženských zárodečných buněk (vajíčka a spermie). V meiotických divizích, které se odehrávají, není DNA zdvojnásobena, protože je žádoucí snížení o polovinu DNA. Když se vajíčka a spermie spojí, opět se dosáhne úplného počtu chromozomů, stavu balení DNA.
DNA je nezbytná pro fungování lidského těla a všech ostatních organismů, protože je základem pro syntézu proteinů. Kombinace tří po sobě jdoucích bází znamená jednu aminokyselinu, a proto se označuje jako kód tripletu. Každý základní triplet je „translatován“ do aminokyseliny pomocí messengerové RNA (mRNA); tyto aminokyseliny jsou pak spojeny s proteiny v buněčné plazmě. MRNA se liší od DNA pouze v jednom atomu ve zbytku cukru v páteři a v několika bázích. MRNA slouží hlavně jako informační nosič pro přenos informací uložených v DNA z buněčného jádra do buněčné plazmy.
Nemoci a nemoci
Organismus, který není schopen syntézy DNA, by nebyl životaschopný, protože nové buňky musí být během embryonálního vývoje tvořeny buněčným dělením. Chyby v syntéze DNA, tj. Jednotlivé nesprávně začleněné báze, které nedodržují princip párování komplementárních bází, se vyskytují relativně často. Z tohoto důvodu mají lidské buňky opravné systémy. Jsou založeny na enzymech, které kontrolují dvojřetězcové řetězce DNA a opravují nesprávně vložené báze pomocí různých mechanismů.
Za tímto účelem může být například oblast kolem špatné základny vyříznuta a přestavěna podle vysvětleného principu syntézy. Pokud jsou však systémy pro opravu DNA buňky vadné nebo přetížené, mohou se hromadit neshody bází, tzv. Mutace. Tyto mutace destabilizují genom, a tak zvyšují pravděpodobnost nových chyb v průběhu syntézy DNA. Hromadění takových mutací může vést k rakovině. Mutace dává některým genům účinek podporující rakovinu (zisk funkce), zatímco jiné geny ztrácejí svůj ochranný účinek (ztráta funkce).
V některých buňkách je však zvýšená míra chyb dokonce žádoucí, aby byly lépe přizpůsobitelné, například v určitých buňkách lidského imunitního systému.
.jpg)
