DNA sentezi

DNA sentezi DNA replikasyonunun bir parçası olarak gerçekleşir. DNA, genetik bilginin taşıyıcısıdır ve tüm yaşam süreçlerini kontrol eder. İnsanlarda da diğer tüm canlılarda olduğu gibi hücrenin çekirdeğinde yer alır. DNA, sarmal adı verilen bükülmüş halatlı bir merdivene benzer şekilde çift sarmallıdır. Bu çift sarmal iki DNA molekülünden oluşur. İki tamamlayıcı tek sarmalın her biri, dört organik, azotlu baz guanin, adenin, sitozin ve timinin bağlı olduğu şeker molekülleri (deoksiriboz) ve fosfat kalıntılarından oluşan bir omurgadan oluşur. İki şerit, karşılıklı, sözde tamamlayıcı bazlar arasındaki hidrojen bağları yoluyla birbirine bağlanır. Tamamlayıcı baz eşleştirme ilkesine göre, bir yandan sadece guanin ve sitozin ve diğer yandan adenin ve timin arasındaki bağlantılar mümkündür.

DNA Sentezi nedir?

DNA'nın kopyalanması için DNA sentezi süreci gereklidir. Deoksiribonükleik asidin yapısını tanımlar (DNA veya DNA olarak kısaltılır). Buradaki anahtar enzim DNA polimerazdır. Hücre bölünmesinin mümkün olmasının tek yolu budur.

Çoğaltma için, bükülmüş DNA çift sarmalı ilk önce helikazlar ve topoizomerazlar adı verilen enzimlerle çözülür ve iki tek şerit birbirinden ayrılır. Gerçek kopyalama için bu hazırlığa başlatma denir. Şimdi, DNA polimerazın enzimatik aktivitesi için bir başlangıç ​​noktası olarak ihtiyaç duyduğu bir RNA parçası sentezlendi.

Sonraki uzama sırasında (sarmal uzatma), her bir tek sarmal, tamamlayıcı karşılık DNA'yı sentezlemek için bir şablon olarak DNA polimeraz tarafından kullanılabilir. Bazlardan biri yalnızca bir diğer baza bağlanabildiğinden, diğer, ilişkili ipi tek bir ip kullanılarak yeniden yapılandırmak mümkündür. Tamamlayıcı bazların bu tahsisi, DNA polimerazın görevidir.

Yeni DNA zincirinin şeker-fosfat omurgası daha sonra bir ligaz ile bağlanır. Bu, her biri eski DNA sarmalından bir iplik içeren iki yeni DNA çift ipliği yaratır. Yeni çift sarmal bu nedenle yarı koruyucu olarak adlandırılır.

Çift sarmalın her iki ipliği de moleküllerin yönünü gösteren bir polariteye sahiptir. Bir sarmaldaki iki DNA molekülünün yönü zıttır. DNA polimeraz sadece bir yönde çalıştığı için, sadece uygun yöndeki iplik sürekli olarak oluşturulabilir. Diğer iplik parça parça sentezlenir. Okazaki fragmanları olarak da bilinen ortaya çıkan DNA segmentleri daha sonra ligaz ile birleştirilir.DNA sentezinin çeşitli kofaktörlerin yardımıyla sona ermesi, sonlandırma olarak bilinir.

İşlev ve görev

Çoğu hücrenin yalnızca sınırlı bir ömrü olduğundan ölen hücrelerin yerini alması için hücre bölünmesi yoluyla vücutta sürekli olarak yeni hücrelerin oluşturulması gerekir. Örneğin, insan vücudundaki kırmızı kan hücrelerinin ortalama 120 gün ömrü varken, bazı bağırsak hücrelerinin bir veya iki gün sonra yeni hücrelerle değiştirilmesi gerekir. Bu, bir ana hücreden iki yeni, özdeş yavru hücrenin yaratıldığı mitotik hücre bölünmesini gerektirir. Her iki hücre de tam gen setine ihtiyaç duyar, bu da diğer hücre bileşenlerinin aksine basitçe bölünemeyeceği anlamına gelir. Bölünme sırasında hiçbir genetik bilginin kaybolmaması için, bölünmeden önce DNA'nın iki katına çıkarılması ("kopyalanması") gerekir.

Hücre bölünmeleri ayrıca erkek ve dişi germ hücrelerinin (yumurta ve sperm hücreleri) olgunlaşması sırasında da gerçekleşir. Meydana gelen mayotik bölünmelerde DNA ikiye katlanmaz, çünkü DNA'nın yarısı kadar bir azalma istenir. Yumurta ve sperm hücreleri kaynaştığında kromozomların tam sayısına, yani DNA'nın paketlenme durumuna tekrar ulaşılır.

DNA, protein sentezinin temeli olduğu için insan vücudunun ve diğer tüm organizmaların işleyişi için gereklidir. Üç ardışık bazdan oluşan bir kombinasyon, bir amino asidi ifade eder, bu nedenle üçlü kod olarak anılır. Her bir baz üçlüsü, haberci RNA (mRNA) aracılığıyla bir amino aside "çevrilir"; bu amino asitler daha sonra hücre plazmasındaki proteinlere bağlanır. MRNA, DNA'dan sadece omurganın şeker kalıntısındaki bir atomda ve birkaç bazda farklılık gösterir. MRNA, esas olarak DNA'da depolanan bilgilerin hücre çekirdeğinden hücre plazmasına taşınması için bir bilgi taşıyıcı görevi görür.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

DNA sentezi yeteneğine sahip olmayan bir organizma, embriyonik gelişim sırasında hücre bölünmesiyle yeni hücrelerin oluşturulması gerektiğinden, yaşayamaz. DNA sentezindeki hatalar, yani tamamlayıcı baz eşleştirme prensibini takip etmeyen, bireysel olarak yanlış birleştirilen bazlar, nispeten sık görülür. Bu nedenle insan hücrelerinin onarım sistemleri vardır. Bunlar, DNA çift sarmalını kontrol eden ve yanlış yerleştirilmiş bazları çeşitli mekanizmalar kullanarak düzelten enzimlere dayanır.

Bu amaçla, örneğin yanlış tabanın etrafındaki alan, açıklanan sentez prensibine göre kesilip yeniden inşa edilebilir. Bununla birlikte, hücrenin DNA onarım sistemleri arızalıysa veya aşırı yüklenmişse, mutasyonlar olarak bilinen baz uyumsuzlukları birikebilir. Bu mutasyonlar genomun dengesini bozar ve dolayısıyla DNA sentezi sırasında yeni hataların olasılığını artırır. Bu tür mutasyonların birikmesi kansere yol açabilir. Mutasyon, bazı genlere kanseri teşvik edici bir etki (işlev kazanımı) verirken, diğer genler koruyucu etkilerini (işlev kaybı) kaybeder.

Bununla birlikte, bazı hücrelerde, örneğin insan bağışıklık sisteminin belirli hücrelerinde, onları daha uyarlanabilir hale getirmek için artan bir hata oranı arzu edilir.