DNR sintezė

DNR sintezė vyksta kaip DNR replikacijos dalis. DNR yra genetinės informacijos nešiotoja ir kontroliuoja visus gyvenimo procesus. Žmonėse, kaip ir visuose kituose gyvuose dalykuose, jis yra ląstelės branduolyje. DNR yra dvigubos vijos formos, panaši į susuktas virvės kopėčias, vadinamas spiralėmis. Ši dviguba spiralė susideda iš dviejų DNR molekulių. Kiekviena iš dviejų vienas kitą papildančių sruogų yra sudaryta iš cukraus molekulių (dezoksiribozės) ir fosfato liekanų, prie kurių surištos keturios organinės azotinės bazės - guaninas, adeninas, citozinas ir timinas. Abi sruogos yra sujungtos viena su kita vandenilio ryšiais tarp priešingų, vadinamųjų papildomųjų, bazių. Pagal papildomo bazių poravimo principą galimi tik ryšiai tarp guanino ir citozino ir, kita vertus, adenino ir timino.

Kas yra DNR sintezė?

Norint, kad DNR atkartotų, būtinas DNR sintezės procesas. Tai apibūdina dezoksiribonukleorūgšties (sutrumpintai kaip DNR arba DNR) struktūrą. Pagrindinis fermentas čia yra DNR polimerazė. Tik taip įmanoma ląstelių dalijimąsi.

Replikacijai susukta DNR dviguba grandinė pirmiausia atsiejama fermentais, vadinamosiomis helikazėmis ir topoizomerazėmis, ir dvi atskiros gijos yra atskirtos viena nuo kitos. Šis pasirengimas realiai replikacijai yra vadinamas iniciacija. Dabar sintezuojamas RNR gabalas, kurio DNR polimerazei reikia kaip atskaitos taško jos fermentiniam aktyvumui.

Vėlesnio pailginimo (stygos pratęsimo) metu DNR polimerazė gali naudoti kiekvieną pavienę sruogą kaip šabloną komplementuojančios DNR DNR sintezei. Kadangi vienas iš pagrindų gali jungtis tik prie kito pagrindo, galima atstatyti kitą, susietą sruogą, naudojant vieną sruogą. Šis papildomų bazių priskyrimas yra DNR polimerazės užduotis.

Naujosios DNR grandinės cukrus-fosfatas yra sujungtas ligaze. Taip sukuriamos dvi naujos DNR dvigubos gijos, kiekvienoje iš jų yra sena DNR spiralė. Todėl naujoji dviguba spiralė vadinama puskonservatyvia.

Abi dvigubos spiralės sruogos turi poliškumą, kuris rodo molekulių orientaciją. Dviejų DNR molekulių kryptis spiralėje yra priešinga. Kadangi DNR polimerazė veikia tik viena kryptimi, nuolat gali būti kaupiama tik tinkamos krypties grandinė. Kita gija yra susintetinta po gabalą. Gauti DNR segmentai, dar vadinami Okazaki fragmentais, tada sujungiami ligaze.DNR sintezės nutraukimas įvairių kofaktorių pagalba yra žinomas kaip nutraukimas.

Funkcija ir užduotis

Kadangi daugumos ląstelių gyvenimo trukmė yra ribota, organizme turi būti nuolat formuojamos naujos ląstelės, dalijantis ląsteles, kad pakeistų mirštančias. Pvz., Žmogaus organizme raudonųjų kraujo kūnelių vidutinė gyvenimo trukmė yra 120 dienų, tuo tarpu kai kurias žarnyno ląsteles reikia pakeisti naujomis ląstelėmis po vienos ar dviejų dienų. Tam reikalingas mitozinis ląstelių dalijimasis, kai iš motinos ląstelės sukuriamos dvi naujos vienodos dukterinės ląstelės. Abiejoms ląstelėms reikalingas visas genų rinkinys, o tai reiškia, kad skirtingai nuo kitų ląstelių komponentų, jos negalima tiesiog suskaidyti. Kad dalijimosi metu nebūtų prarasta jokios genetinės informacijos, prieš dalijant DNR turi būti dvigubai padidinta („atkartota“).

Ląstelės dalijasi ir vyriškų bei moteriškų lytinių ląstelių (kiaušialąsčių ir spermos ląstelių) brendimo metu. Vykstant meiotiniam dalijimui, DNR nėra dvigubai didesnė, nes norima sumažinti DNR per pusę. Kai kiaušinio ir spermos ląstelės suliejamos, vėl pasiekiamas visas chromosomų skaičius - DNR pakavimo būsena.

DNR yra būtina žmogaus ir visų kitų organizmų funkcionavimui, nes tai yra baltymų sintezės pagrindas. Trijų iš eilės einančių bazių junginys reiškia vieną aminorūgštį, todėl mes kalbame apie trigubą kodą. Kiekvienas bazinis tripletas yra „verčiamas“ į aminorūgštį per pasiuntinio RNR (mRNR); šios aminorūgštys yra sujungtos su baltymais ląstelės plazmoje. MRNR nuo DNR skiriasi tik vienu atomu, esančiu stuburo cukraus liekanoje ir keliomis bazėmis. MRNR daugiausia yra informacijos nešiklis, pernešantis DNR saugomą informaciją iš ląstelės branduolio į ląstelės plazmą.

Ligos ir negalavimai

Organizmas, kuris nesugeba sintetinti DNR, nebūtų gyvybingas, nes embriono vystymosi metu ląstelės turi būti suformuotos naujos. DNR sintezės klaidos, tai yra, atskirai neteisingai įkomponuotos bazės, kurios neatitinka papildomos bazės poravimo principo, pasitaiko gana dažnai. Dėl šios priežasties žmogaus ląstelės turi taisymo sistemas. Jie yra pagrįsti fermentais, kurie kontroliuoja DNR dvigubą grandinę ir koreguoja neteisingai įterptas bazes, naudodamiesi įvairiais mechanizmais.

Pavyzdžiui, šiam tikslui plotas aplink klaidingą pagrindą gali būti išpjautas ir pertvarkytas pagal paaiškintą sintezės principą. Tačiau jei ląstelės DNR taisymo sistemos yra sugedusios ar perkrautos, gali kauptis bazių nesutapimai, vadinamosios mutacijos. Šios mutacijos destabilizuoja genomą ir taip padidina naujų klaidų tikimybę vykstant DNR sintezei. Tokių mutacijų kaupimasis gali sukelti vėžį. Mutacija kai kuriems genams suteikia vėžį skatinantį poveikį (padidėja funkcija), tuo tarpu kiti genai praranda apsauginį poveikį (funkcijos praradimas).

Tačiau kai kuriose ląstelėse netgi pageidautina padidinti klaidų lygį, kad jos būtų lengviau pritaikomos, pavyzdžiui, tam tikrose žmogaus imuninės sistemos ląstelėse.