DNA-synthese vindt plaats als onderdeel van de replicatie van DNA. DNA is de drager van genetische informatie en controleert alle levensprocessen. Het bevindt zich in de kern van de cel bij mensen, net als bij alle andere levende organismen. DNA heeft de vorm van een dubbele streng, vergelijkbaar met een kronkelende touwladder, die een helix wordt genoemd. Deze dubbele helix bestaat uit twee DNA moleculen Elk van de twee complementaire enkele strengen bestaat uit een ruggengraat van suiker moleculen (deoxyribose) en fosfaat residuen, waaraan de vier organische stikstofhoudende bases guanine, adenine, cytosine en thymine zijn bijgevoegd. De twee strengen zijn met elkaar verbonden via waterstof banden tussen tegengestelde, zogenaamde complementaire, bases Hier zijn volgens het principe van complementaire basenparing alleen koppelingen mogelijk tussen guanine en cytosine enerzijds en adenine en thymine anderzijds.
Wat is DNA-synthese?
DNA-synthese vindt plaats als onderdeel van de replicatie van DNA. DNA is de drager van genetische informatie en controleert alle levensprocessen. Om DNA te laten repliceren, is het proces van DNA-synthese noodzakelijk. Het beschrijft de bouw van desoxyribonucleïnezuur (afgekort als DNA of ook wel DNA). Het doorslaggevende enzym in dit proces is DNA-polymerase. Alleen op deze manier is celdeling mogelijk. Voor replicatie wordt de opgerolde dubbele DNA-streng eerst afgewikkeld door enzymen bekend als helicases en topoisomerases, en de twee enkele strengen zijn van elkaar gescheiden. Deze voorbereiding op de daadwerkelijke replicatie wordt initiatie genoemd. Nu wordt een stukje RNA gesynthetiseerd, dat het DNA-polymerase nodig heeft als uitgangspunt voor zijn enzymatische activiteit. Tijdens de volgende verlenging (strengverlenging) kan elke enkele streng door het DNA-polymerase worden gebruikt als een sjabloon om het complementaire tegenhanger-DNA te synthetiseren. Omdat een van de bases kan alleen bindingen vormen met een andere basis, het is mogelijk om een enkele streng te gebruiken om de andere overeenkomstige streng te reconstrueren. Deze toewijzing van de complementaire basen is de taak van DNA-polymerase. De suiker-fosfaat ruggengraat van de nieuwe DNA-streng wordt vervolgens verbonden door een ligase. Hierdoor ontstaan twee nieuwe dubbele DNA-strengen, die elk één streng van de oude DNA-helix bevatten. De nieuwe dubbele helix wordt daarom semiconservatief genoemd. Beide strengen van de dubbele helix hebben een polariteit die de oriëntatie van de moleculen De richting van de twee DNA-moleculen in een helix is tegengesteld. Omdat DNA-polymerase echter maar in één richting werkt, kan alleen de streng in de overeenkomstige oriëntatie continu worden opgebouwd. De andere streng wordt stuk voor stuk gesynthetiseerd. De resulterende DNA-segmenten, ook wel Okazaki-fragmenten genoemd, worden vervolgens met elkaar verbonden door de ligase. De beëindiging van DNA-synthese met behulp van verschillende cofactoren wordt beëindiging genoemd.
Functie en taak
Aangezien de meeste cellen een beperkte levensduur hebben, moeten er voortdurend nieuwe cellen in het lichaam worden gevormd door celdeling om de cellen die afsterven te vervangen. Bijvoorbeeld rood bloed cellen in het menselijk lichaam hebben een gemiddelde levensduur van 120 dagen, terwijl sommige darmcellen al na één of twee dagen vervangen moeten worden door nieuwe cellen. Dit vereist mitotische celdeling, waarbij uit een moedercel twee nieuwe, identieke dochtercellen worden aangemaakt. Beide cellen hebben de volledige set genen nodig, dus in tegenstelling tot andere celcomponenten, kan dit niet zomaar worden verdeeld. Om ervoor te zorgen dat er geen genetische informatie verloren gaat tijdens de deling, moet het DNA vóór deling worden gedupliceerd ("gerepliceerd"). Celdelingen vinden ook plaats tijdens de rijping van mannelijke en vrouwelijke geslachtscellen (ei en sperma cellen). In de meiotische delingen die plaatsvinden, wordt het DNA echter niet gedupliceerd omdat een reductie met de helft van het DNA gewenst is. Wanneer het ei en sperma zekering, het volledige aantal chromosomen, de verpakkingstoestand van het DNA, wordt dan weer bereikt. DNA is essentieel voor het functioneren van het menselijk lichaam en alle andere organismen, aangezien het de basis vormt voor de synthese van eiwitten Een combinatie van drie opeenvolgende basen vertegenwoordigt elk een aminozuur, vandaar de term tripletcode. Elk basetriplet wordt "vertaald" in een aminozuur via boodschapper-RNA (mRNA); deze aminozuren worden vervolgens in het celplasma gekoppeld om te vormen eiwittenHet mRNA verschilt slechts van DNA in één atoom in de suiker residu van de ruggengraat en in sommige basen. MRNA dient dus vooral als informatiedrager voor het transporteren van in DNA opgeslagen informatie van de kern naar het cytoplasma.
Ziekten en aandoeningen
Een organisme dat niet in staat is tot DNA-synthese zou niet levensvatbaar zijn, aangezien nieuwe cellen voortdurend moeten worden gevormd door celdeling, zelfs tijdens de embryonale ontwikkeling. Fouten in de DNA-synthese, dwz individuele onjuist ingevoegde basen die niet het principe van complementaire basenparing volgen, komen echter relatief vaak voor. Om deze reden hebben menselijke cellen herstelsystemen. Deze zijn gebaseerd op enzymen die de dubbele DNA-streng controleren en onjuist ingevoegde basen corrigeren door verschillende mechanismen. Het gebied rond de verkeerde basis kan bijvoorbeeld worden uitgesneden en opnieuw worden opgebouwd volgens het toegelichte syntheseprincipe. Als de DNA-reparatiesystemen van de cel echter defect of overbelast zijn, kunnen basismismatches, zogenaamde mutaties, zich ophopen. Deze mutaties destabiliseren het genoom, waardoor de kans op steeds nieuwe fouten tijdens de DNA-synthese groter wordt. Een opeenstapeling van dergelijke mutaties kan leiden naar kanker In dit proces verwerven sommige genen een kanker-bevorderende werking (functieverbetering) als gevolg van de mutatie, terwijl andere genen hun beschermende werking verliezen (functieverlies). In sommige cellen is een verhoogd foutenpercentage echter zelfs wenselijk om ze beter aanpasbaar te maken, zoals in bepaalde cellen van de mens. immuunsysteem.
