DNA-syntese skjer som en del av replikasjonen av DNA. DNA er bærer av genetisk informasjon og kontrollerer alle livsprosesser. Den er lokalisert i cellekjernen hos mennesker som i alle andre levende organismer. DNA har form av en dobbel streng, som ligner en svingete taustige, som kalles en helix. Denne doble helixen består av to DNA molekyler. Hver av de to komplementære enkelttrådene består av en ryggrad i sukker molekyler (deoksyribose) og fosfat rester, som de fire organiske nitrogenholdige baser guanin, adenin, cytosin og tymin er festet. De to trådene er bundet til hverandre via hydrogen bånd mellom motsatte, såkalte komplementære, baser. I henhold til prinsippet om komplementær baseparring er koblinger bare mulig mellom guanin og cytosin på den ene siden, og adenin og tymin på den andre.
Hva er DNA-syntese?
DNA-syntese skjer som en del av replikasjonen av DNA. DNA er bærer av genetisk informasjon og kontrollerer alle livsprosesser. For at DNA skal kunne replikeres, er prosessen med DNA-syntese nødvendig. Den beskriver bygningen av deoksyribonukleinsyre (forkortet som DNA eller også DNA). Det avgjørende enzymet i denne prosessen er DNA-polymerase. Bare på denne måten er celledeling mulig. For replikasjon blir den oppviklede DNA-dobbeltstrengen først viklet opp av enzymer kjent som helikaser og topoisomeraser, og de to enkle trådene er skilt fra hverandre. Denne forberedelsen for selve replikasjonen kalles initiering. Nå syntetiseres et stykke RNA, som DNA-polymerasen trenger som utgangspunkt for dets enzymatiske aktivitet. Under den følgende forlengelsen (strengforlengelse) kan hver enkelt streng brukes av DNA-polymerasen som en mal for å syntetisere det komplementære motstykke-DNA. Siden en av baser bare kan danne obligasjoner med en annen base, er det mulig å bruke en enkelt streng for å rekonstruere den andre tilsvarende strengen. Denne tildelingen av de komplementære basene er oppgaven til DNA-polymerase. De sukker-fosfat ryggraden i den nye DNA-strengen blir deretter bundet av en ligase. Dette skaper to nye DNA-dobbeltstrenger, som hver inneholder en streng fra den gamle DNA-spiralen. Den nye dobbeltspiralen kalles derfor semikonservativ. Begge strengene til dobbeltspiralen har en polaritet som indikerer orienteringen av molekyler. Retningen til de to DNA-molekylene i en spiral er motsatt. Imidlertid, siden DNA-polymerase bare fungerer i en retning, kan bare tråden som er i tilsvarende retning bygges opp kontinuerlig. Den andre strengen er syntetisert stykke for stykke. De resulterende DNA-segmentene, også kjent som Okazaki-fragmenter, blir så sammenføyd av ligasen. Avslutningen av DNA-syntese ved hjelp av forskjellige kofaktorer kalles terminering.
Funksjon og oppgave
Siden de fleste celler har en begrenset levetid, må nye celler kontinuerlig dannes i kroppen gjennom celledeling for å erstatte de som dør. For eksempel rødt blod celler i menneskekroppen har en gjennomsnittlig levetid på 120 dager, mens noen tarmceller må erstattes av nye celler etter bare en eller to dager. Dette krever mitotisk celledeling, der to nye, identiske datterceller blir opprettet fra en morscelle. Begge cellene krever det komplette settet med gener, så i motsetning til andre cellekomponenter kan dette ikke bare deles. For å sikre at ingen genetisk informasjon går tapt under delingen, må DNA dupliseres ("replikeres") før delingen. Celledelinger foregår også under modning av mannlige og kvinnelige kimceller (egg og sperm celler). Imidlertid, i de meiotiske inndelingene som foregår, dupliseres ikke DNA fordi det er ønskelig med en reduksjon med halvparten av DNA. Når egget og sperm sikring, hele antallet kromosomer, DNA-innpakningstilstanden, oppnås deretter igjen. DNA er viktig for funksjonen til menneskekroppen og alle andre organismer, da det er grunnlaget for syntesen av proteiner. En kombinasjon av tre påfølgende baser representerer hver en aminosyre, derav begrepet triplettkode. Hver basetriplett blir "oversatt" til en aminosyre via messenger RNA (mRNA); disse aminosyrer blir deretter bundet i celleplasmaet for å danne seg proteiner.MRNA skiller seg bare fra DNA i ett atom i sukker rester av ryggraden og i noen baser. MRNA tjener således hovedsakelig som en informasjonsbærer for transport av informasjon lagret i DNA fra kjernen til cytoplasmaet.
Sykdommer og lidelser
En organisme som ikke er i stand til DNA-syntese vil ikke være levedyktig, siden nye celler kontinuerlig må dannes ved celledeling selv under embryonal utvikling. Imidlertid forekommer feil i DNA-syntese, dvs. individuelle feilinnsatte baser som ikke følger prinsippet om komplementær baseparring, relativt ofte. Av denne grunn har menneskelige celler reparasjonssystemer. Disse er basert på enzymer som styrer DNA-dobbeltstrengen og korrigerer feilinnsatte baser ved forskjellige mekanismer. For eksempel kan området rundt feil base kuttes ut og bygges opp etter det forklarte synteseprinsippet. Imidlertid, hvis cellens DNA-reparasjonssystemer er defekte eller overbelastet, kan basemisforhold, såkalte mutasjoner, akkumuleres. Disse mutasjonene destabiliserer genomet, og øker sannsynligheten for stadig nye feil i løpet av DNA-syntese. En akkumulering av slike mutasjoner kan føre til kreft. I denne prosessen får noen gener en kreft-fremmende effekt (gevinst av funksjon) som et resultat av mutasjonen, mens andre gener mister sin beskyttende effekt (tap av funksjon). Imidlertid er i noen celler en økt feilrate til og med ønskelig for å gjøre dem mer tilpasningsdyktige, slik som i visse celler hos mennesker immunsystem.
