Sinteza ADN-ului are loc ca parte a replicării ADN-ului. ADN-ul este purtătorul de informații genetice și controlează toate procesele vieții. La om, ca și în toate celelalte ființe vii, este localizat în nucleul celulei. ADN-ul este dublu-catenar, similar cu o scară răsucită, numită helix. Această dublă helix constă din două molecule de ADN. Fiecare din cele două catene unice complementare este alcătuită dintr-o coloană vertebrală a moleculelor de zahăr (dezoxiriboză) și reziduuri de fosfat, la care sunt legate cele patru baze organice, azotate, guanină, adenină, citozină și timină. Cele două fire sunt legate una de cealaltă prin legături de hidrogen între bazele opuse, așa-numitele complementare. Conform principiului împerecherii complementare a bazelor, sunt posibile doar legături între guanină și citozină pe de o parte și adenină și timină pe de altă parte.
Ce este sinteza ADN-ului?
Pentru ca ADN-ul să se reproduce, procesul de sinteză a ADN-ului este necesar. Descrie structura acidului dezoxiribonucleic (prescurtată ca ADN sau ADN). Enzima cheie aici este ADN polimeraza. Acesta este singurul mod în care diviziunea celulară este posibilă.
Pentru replicare, ADN-ul răsucit dublu este legat mai întâi de enzime, așa-numitele helicaze și topoizomeraze, iar cele două catene unice sunt separate una de alta. Această pregătire pentru replicarea propriu-zisă se numește inițiere. Acum este sintetizată o bucată de ARN, de care ADN polimeraza are nevoie ca punct de plecare pentru activitatea sa enzimatică.
În timpul alungirii ulterioare (extensie de catenă), fiecare ADN polimerază poate fi utilizată ca șablon pentru a sintetiza ADN-ul complementar. Deoarece una dintre baze se poate lega doar de o altă bază, este posibil să se utilizeze o singură catenă pentru a reconstrui celălalt fir, asociat. Această atribuire a bazelor complementare este sarcina ADN-polimerazei.
Coloana vertebrală de zahăr-fosfat a noii catene de ADN este apoi legată de o ligază. Aceasta creează două noi dublu catene de ADN, fiecare conținând un fir din vechea helix ADN. Noua helixă dublă este, prin urmare, numită semiconservativă.
Ambele fire ale dublei elice au o polaritate care indică orientarea moleculelor. Direcția celor două molecule de ADN într-o helix este opusă. Deoarece ADN-polimeraza funcționează doar într-o direcție, numai șuvița care este în orientarea adecvată poate fi construită continuu. Celălalt fir este sintetizat bucată cu bucată. Segmentele ADN rezultate, cunoscute și sub denumirea de fragmente Okazaki, sunt apoi unite de ligază.Încetarea sintezei ADN-ului cu ajutorul diferitor cofactori este cunoscută sub numele de terminare.
Funcție și sarcină
Deoarece majoritatea celulelor au o durată de viață limitată, celulele noi trebuie să fie formate în mod constant în corp prin divizarea celulelor pentru a le înlocui pe cele care mor. Globulele roșii din corpul uman, de exemplu, au o durată de viață medie de 120 de zile, în timp ce unele celule intestinale trebuie înlocuite cu celule noi după una sau două zile. Aceasta necesită diviziune celulară mitotică, în care două celule fiice identice noi sunt create dintr-o celulă mamă. Ambele celule au nevoie de setul complet de gene, ceea ce înseamnă că, spre deosebire de alte componente celulare, nu poate fi pur și simplu împărțit. Pentru a nu se pierde informații genetice în timpul divizării, ADN-ul trebuie dublat („replicat”) înainte de divizare.
Diviziunile celulare au loc, de asemenea, în timpul maturării celulelor germinale masculine și feminine (ovule și spermatozoizi). În diviziunile meiotice care au loc, ADN-ul nu este dublat, deoarece se dorește reducerea cu jumătate a ADN-ului. Când celulele de ovule și spermă se fuzionează, se atinge din nou numărul complet de cromozomi, starea de ambalare a ADN-ului.
ADN-ul este esențial pentru funcționarea corpului uman și a tuturor celorlalte organisme, deoarece este baza pentru sinteza proteinelor. O combinație de trei baze consecutive înseamnă un aminoacid, motiv pentru care este denumit un cod triplet. Fiecare triplet de bază este "tradus" într-un aminoacid prin ARN mesager (ARNm); acești aminoacizi sunt apoi legați de proteine din plasma celulară. ARNm diferă de ADN doar într-un atom în reziduurile de zahăr ale coloanei vertebrale și în câteva baze. MRNA servește în principal ca purtător de informații pentru transportul informațiilor stocate în ADN-ul din nucleul celular în plasma celulară.
Boli și afecțiuni
Un organism care nu este capabil de sinteza ADN nu ar fi viabil, deoarece celulele noi trebuie să fie formate prin divizarea celulelor în timpul dezvoltării embrionare. Erorile în sinteza ADN-ului, adică bazele individuale incorect încorporate, care nu respectă principiul împerecherii complementare a bazelor, apar relativ des. Din această cauză, celulele umane au sisteme de reparație. Acestea se bazează pe enzime care controlează dublu catenă ADN și corectează baze inserate incorect folosind diferite mecanisme.
În acest scop, de exemplu, zona din jurul bazei greșite poate fi decupată și reconstruită conform principiului de sinteză explicat. Cu toate acestea, dacă sistemele de reparare a ADN-ului celulelor sunt defecte sau supraîncărcate, nepotrivirile de bază, cunoscute sub numele de mutații, se pot acumula. Aceste mutații destabilizează genomul și crește astfel probabilitatea unor noi erori în cursul sintezei ADN-ului. O acumulare de astfel de mutații poate duce la cancer. Mutația oferă unor gene un efect de promovare a cancerului (câștig de funcție), în timp ce alte gene își pierd efectul protector (pierderea funcției).
Cu toate acestea, în unele celule, o rată de eroare crescută este chiar de dorit pentru a le face mai adaptabile, de exemplu în anumite celule ale sistemului imunitar uman.
.jpg)
