การสังเคราะห์ดีเอ็นเอ: หน้าที่งานบทบาทและโรค

การสังเคราะห์ดีเอ็นเอเกิดขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของการจำลองแบบของดีเอ็นเอ DNA เป็นตัวพาข้อมูลทางพันธุกรรมและควบคุมกระบวนการของชีวิตทั้งหมด มันตั้งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ในมนุษย์เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ DNA มีรูปแบบของเกลียวคู่คล้ายกับบันไดเชือกที่คดเคี้ยวซึ่งเรียกว่าเกลียว เกลียวคู่นี้ประกอบด้วยดีเอ็นเอสองตัว โมเลกุล. แต่ละเส้นเดี่ยวที่เสริมกันสองเส้นประกอบด้วยกระดูกสันหลังของ น้ำตาล โมเลกุล (deoxyribose) และ ฟอสเฟต สารตกค้างซึ่งไนโตรเจนอินทรีย์ทั้งสี่ ฐาน guanine, adenine, cytosine และ thymine ติดอยู่ ทั้งสองเส้นยึดติดกันผ่าน ไฮโดรเจน พันธะระหว่างสิ่งที่ตรงกันข้ามที่เรียกว่าเสริม ฐาน. ตามหลักการของการจับคู่ฐานเสริมการเชื่อมโยงเป็นไปได้เฉพาะระหว่าง guanine และ cytosine ในมือข้างหนึ่งและ adenine และ thymine ในอีกด้านหนึ่ง

การสังเคราะห์ดีเอ็นเอคืออะไร?

การสังเคราะห์ดีเอ็นเอเกิดขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของการจำลองแบบของดีเอ็นเอ DNA เป็นตัวพาข้อมูลทางพันธุกรรมและควบคุมกระบวนการของชีวิตทั้งหมด กระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอจึงมีความจำเป็นเพื่อให้ดีเอ็นเอสามารถทำซ้ำได้ อธิบายถึงอาคารของ กรด deoxyribonucleic (เรียกโดยย่อว่า DNA หรือ DNA) เอนไซม์ที่ชี้ขาดในกระบวนการนี้คือ DNA polymerase ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่สามารถแบ่งเซลล์ได้ สำหรับการจำลองแบบเส้นคู่ของดีเอ็นเอที่ขดเป็นเกลียวจะถูกคลายออกก่อน เอนไซม์ รู้จักกันในชื่อเฮลิเคสและโทโปไอโซเมอเรสและทั้งสองเส้นเดี่ยวจะแยกออกจากกัน การเตรียมการสำหรับการจำลองแบบจริงนี้เรียกว่าการเริ่มต้น ตอนนี้ชิ้นส่วนของ RNA ถูกสังเคราะห์ขึ้นซึ่ง DNA polymerase ต้องการเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการทำงานของเอนไซม์ ในระหว่างการยืดตัวต่อไปนี้ (การขยายเกลียว) เส้นใยแต่ละเส้นสามารถใช้ดีเอ็นเอโพลีเมอเรสเป็นแม่แบบในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอคู่เสริม ตั้งแต่หนึ่งใน ฐาน สามารถสร้างพันธะกับฐานอื่นได้เท่านั้นจึงเป็นไปได้ที่จะใช้เส้นใยเส้นเดียวเพื่อสร้างเส้นใยที่เกี่ยวข้องกันใหม่ การกำหนดฐานเสริมนี้เป็นงานของ DNA polymerase น้ำตาล-ฟอสเฟต กระดูกสันหลังของสายดีเอ็นเอใหม่จะเชื่อมโยงกันด้วยลิเกส สิ่งนี้จะสร้างสายดีเอ็นเอคู่ใหม่สองเส้นแต่ละเส้นมีหนึ่งเส้นจากเกลียวดีเอ็นเอเก่า เกลียวคู่ใหม่จึงเรียกว่าเซมิไฟนอล ทั้งสองเกลียวของเกลียวคู่มีขั้วที่ระบุการวางแนวของ โมเลกุล. ทิศทางของโมเลกุลดีเอ็นเอทั้งสองในเกลียวตรงข้ามกัน อย่างไรก็ตามเนื่องจาก DNA polymerase ทำงานในทิศทางเดียวเท่านั้นจึงสามารถสร้างเฉพาะเส้นใยที่อยู่ในแนวที่สอดคล้องกันได้อย่างต่อเนื่อง อีกเส้นหนึ่งถูกสังเคราะห์ทีละชิ้น จากนั้นส่วนของดีเอ็นเอที่เกิดขึ้นหรือที่เรียกว่าชิ้นส่วนโอกาซากิจะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยลิกาส การยุติการสังเคราะห์ดีเอ็นเอด้วยความช่วยเหลือของปัจจัยร่วมต่างๆเรียกว่าการยุติ

ฟังก์ชั่นและงาน

เนื่องจากเซลล์ส่วนใหญ่มีอายุการใช้งาน จำกัด เซลล์ใหม่จึงต้องเกิดขึ้นในร่างกายอย่างต่อเนื่องโดยการแบ่งเซลล์เพื่อทดแทนเซลล์ที่ตายไป ตัวอย่างเช่นสีแดง เลือด เซลล์ในร่างกายมนุษย์มีอายุเฉลี่ย 120 วันในขณะที่เซลล์ในลำไส้บางส่วนจะต้องถูกแทนที่ด้วยเซลล์ใหม่หลังจากนั้นเพียงหนึ่งหรือสองวัน สิ่งนี้ต้องการการแบ่งเซลล์แบบไมโทติกซึ่งเซลล์ลูกสาวใหม่ที่เหมือนกันสองเซลล์ถูกสร้างขึ้นจากเซลล์แม่ เซลล์ทั้งสองต้องการยีนที่สมบูรณ์ดังนั้นจึงไม่เหมือนกับส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ จึงไม่สามารถแบ่งออกได้อย่างง่ายดาย เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรมสูญหายในระหว่างการแบ่ง DNA จะต้องทำซ้ำดีเอ็นเอ (“ จำลองแบบ”) ก่อนที่จะแบ่ง การแบ่งเซลล์เกิดขึ้นในระหว่างการเจริญเติบโตของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมีย (ไข่และ สเปิร์ม เซลล์). อย่างไรก็ตามในแผนกไมโอติกที่เกิดขึ้นดีเอ็นเอจะไม่ซ้ำกันเนื่องจากต้องการให้ลดลงครึ่งหนึ่งของดีเอ็นเอ เมื่อไข่และ สเปิร์ม ฟิวส์จำนวนเต็มของ โครโมโซมจากนั้นสถานะบรรจุภัณฑ์ของดีเอ็นเอจะได้รับอีกครั้ง ดีเอ็นเอมีความจำเป็นต่อการทำงานของร่างกายมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมดเนื่องจากเป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์ โปรตีน. การรวมกันของสามฐานที่ต่อเนื่องกันแต่ละฐานแสดงถึงกรดอะมิโนดังนั้นคำว่ารหัสทริปเปิ้ล เบสทริปเปิลแต่ละตัวจะถูก "แปล" เป็นกรดอะมิโนผ่านสารอาร์เอ็นเอ (mRNA); เหล่านี้ กรดอะมิโน จากนั้นจะเชื่อมโยงในพลาสมาของเซลล์เพื่อก่อตัว โปรตีนmRNA แตกต่างจาก DNA เฉพาะในอะตอมเดียวใน น้ำตาล ส่วนที่เหลือของกระดูกสันหลังและในบางส่วน MRNA จึงทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการข้อมูลสำหรับการขนส่งข้อมูลที่เก็บไว้ใน DNA จากนิวเคลียสไปยังไซโทพลาสซึม

โรคและความผิดปกติ

สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสังเคราะห์ดีเอ็นเอได้จะไม่สามารถดำรงอยู่ได้เนื่องจากเซลล์ใหม่จะต้องเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยการแบ่งเซลล์แม้ในระหว่างการพัฒนาตัวอ่อน อย่างไรก็ตามข้อผิดพลาดในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอเช่นฐานที่ใส่ไม่ถูกต้องซึ่งไม่เป็นไปตามหลักการของการจับคู่ฐานเสริมเกิดขึ้นค่อนข้างบ่อย ด้วยเหตุนี้เซลล์ของมนุษย์จึงมีระบบซ่อมแซม สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับ เอนไซม์ ที่ควบคุมดีเอ็นเอคู่สายและแก้ไขฐานที่ใส่ไม่ถูกต้องโดยกลไกต่างๆ ตัวอย่างเช่นพื้นที่รอบฐานที่ไม่ถูกต้องสามารถตัดออกและสร้างใหม่ได้ตามหลักการสังเคราะห์ที่อธิบายไว้ อย่างไรก็ตามหากระบบซ่อมแซมดีเอ็นเอของเซลล์มีข้อบกพร่องหรือทำงานมากเกินไปความไม่ตรงกันพื้นฐานที่เรียกว่าการกลายพันธุ์สามารถสะสมได้ การกลายพันธุ์เหล่านี้ทำให้จีโนมไม่เสถียรเพิ่มโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดใหม่ ๆ ในกระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ การสะสมของการกลายพันธุ์ดังกล่าวสามารถ นำ ไปยัง โรคมะเร็ง. ในกระบวนการนี้ยีนบางตัวได้รับ a โรคมะเร็ง- ผลการส่งเสริม (การเพิ่มของฟังก์ชัน) อันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ในขณะที่ยีนอื่น ๆ สูญเสียผลการป้องกัน (การสูญเสียฟังก์ชัน) อย่างไรก็ตามในบางเซลล์อัตราความผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นเป็นที่พึงปรารถนาเพื่อให้สามารถปรับตัวได้มากขึ้นเช่นในเซลล์บางเซลล์ของมนุษย์ ระบบภูมิคุ้มกัน.