De DNA-syntese foregår som en del av replikasjonen av DNA. DNAet er bærer av genetisk informasjon og kontrollerer alle livsprosesser. Hos mennesker, som i alle andre levende ting, ligger den i kjernen av cellen. DNA er dobbeltstrenget, lik en vridd taustige som kalles en helix. Denne doble heliksen består av to DNA-molekyler. Hver av de to komplementære enkeltstrengene består av en ryggrad av sukkermolekyler (deoksyribose) og fosfatrester, som de fire organiske, nitrogenholdige basene guanin, adenin, cytosin og timin er bundet til. De to strengene er bundet til hverandre via hydrogenbindinger mellom motsatte, såkalte komplementære baser. I samsvar med prinsippet om komplementær baseparring er det bare koblinger mellom guanin og cytosin på den ene siden og adenin og tymin på den andre siden.
Hva er DNA-syntese?
For at DNA skal replikere er prosessen med DNA-syntese nødvendig. Den beskriver strukturen til deoksyribonukleinsyre (forkortet DNA eller DNA). Det viktigste enzymet her er DNA-polymerase. Dette er den eneste måten celledeling er mulig.
For replikasjon blir den tvinnede DNA-dobbeltstrengen først bundet av enzymer, såkalte helikaser og topoisomeraser, og de to enkeltstrengene skilles fra hverandre. Denne forberedelsen til selve replikasjonen kalles initiering. Nå syntetiseres et stykke RNA, som DNA-polymerasen trenger som utgangspunkt for sin enzymatiske aktivitet.
Under den påfølgende forlengelsen (strengforlengelse) kan hver enkelt streng brukes av DNA-polymerasen som en mal for å syntetisere det komplementære motstykket DNA. Siden en av basene bare kan binde seg til en annen base, er det mulig å rekonstruere den andre, tilknyttede streng ved bruk av en enkelt streng. Denne tildelingen av komplementære baser er oppgaven til DNA-polymerasen.
Sukkerfosfatryggraden i den nye DNA-strengen blir deretter koblet sammen av en ligase. Dette skaper to nye DNA-dobbeltstrenger, som hver inneholder en streng fra den gamle DNA-heliksen. Den nye doble heliksen kalles derfor semikonservativ.
Begge trådene til den doble heliksen har en polaritet som indikerer orienteringen til molekylene. Retningen til de to DNA-molekylene i en helix er motsatt. Siden DNA-polymerasen bare fungerer i en retning, kan bare tråden som er i riktig retning bygges opp kontinuerlig. Den andre tråden er syntetisert stykke for stykke. De resulterende DNA-segmentene, også kjent som Okazaki-fragmenter, blir deretter sammenføyd av ligasen.Avslutning av DNA-syntese ved hjelp av forskjellige kofaktorer er kjent som terminering.
Funksjon & oppgave
Siden de fleste celler bare har en begrenset levetid, må det kontinuerlig dannes nye celler i kroppen gjennom celledeling for å erstatte de døende. De røde blodlegemene i menneskekroppen har for eksempel en gjennomsnittlig levetid på 120 dager, mens noen tarmceller må erstattes med nye celler etter en eller to dager. Dette krever mitotisk celledeling, der to nye, identiske datterceller opprettes fra en morscelle. Begge celler trenger det komplette settet med gener, noe som betyr at det, i motsetning til andre cellekomponenter, ikke bare kan deles opp. Slik at ingen genetisk informasjon går tapt under deling, må DNAet dobles ("replikeres") før deling.
Celleinndelingen skjer også under modningen av hann- og kvinnelige kjønnsceller (egg- og sædceller). I de meiotiske divisjonene som finner sted, blir ikke DNAet doblet, siden en reduksjon med halvparten av DNAet er ønsket. Når egg- og sædcellene smelter sammen, oppnås det komplette antallet kromosomer, DNA-emballasjestatusen.
DNA er essensielt for menneskekroppens og alle andre organismeres funksjon, da det er grunnlaget for syntesen av proteiner. En kombinasjon av tre påfølgende baser står for en aminosyre, og det er derfor den omtales som en triplettkode. Hver basistriplett blir "oversatt" til en aminosyre via messenger RNA (mRNA); disse aminosyrene er deretter knyttet til proteiner i celleplasmaet. MRNA skiller seg fra DNA bare i ett atom i sukkerresten av ryggraden og i noen få baser. MRNA fungerer hovedsakelig som en informasjonsbærer for transport av informasjon som er lagret i DNA fra cellekjernen inn i celleplasma.
Sykdommer og plager
En organisme som ikke er i stand til DNA-syntese, ville ikke være levedyktig, siden nye celler må dannes ved celledeling under den embryonale utviklingen. Feil i DNA-syntese, det vil si individuelle feil inkorporerte baser som ikke følger prinsippet om komplementær baseparring, oppstår relativt ofte. På grunn av dette har menneskelige celler reparasjonssystemer. Disse er basert på enzymer som kontrollerer DNA-dobbeltstrengen og korrigerer feil innsatte baser ved bruk av forskjellige mekanismer.
For dette formålet, for eksempel, kan området rundt feil base kuttes ut og gjenoppbygges i henhold til det forklarte synteseprinsippet. Imidlertid kan celleens DNA-reparasjonssystemer være defekte eller overbelastede, basefeilparamenter, kjent som mutasjoner, akkumuleres. Disse mutasjonene destabiliserer genomet og øker dermed sannsynligheten for nye feil i løpet av DNA-syntese. En opphopning av slike mutasjoner kan føre til kreft. Mutasjonen gir noen gener en kreftfremmende effekt (funksjonsgevinst), mens andre gener mister sin beskyttende effekt (tap av funksjon).
I noen celler er imidlertid en økt feilrate til og med ønskelig for å gjøre dem mer tilpasningsdyktige, for eksempel i visse celler i det menneskelige immunforsvaret.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
