Tổng hợp DNA xảy ra như một phần của quá trình sao chép DNA. DNA là vật mang thông tin di truyền và điều khiển tất cả các quá trình sống. Nó nằm trong nhân tế bào ở người cũng như ở tất cả các cơ thể sống khác. DNA có dạng sợi kép, tương tự như một cái thang dây uốn lượn, được gọi là chuỗi xoắn. Chuỗi xoắn kép này bao gồm hai DNA phân tử. Mỗi trong số hai sợi đơn bổ sung được tạo thành từ xương sống của đường phân tử (deoxyribose) và phốt phát dư lượng, mà bốn nitơ hữu cơ căn cứ guanin, adenin, cytosine và thymine được gắn vào. Hai sợi được liên kết với nhau thông qua khinh khí liên kết giữa các đối diện, được gọi là bổ sung, căn cứ. Ở đây, theo nguyên tắc kết đôi bazơ bổ sung, một mặt chỉ có thể có liên kết giữa guanin và cytosine, mặt khác là adenine và thymine.
Tổng hợp DNA là gì?
Tổng hợp DNA xảy ra như một phần của quá trình sao chép DNA. DNA là vật mang thông tin di truyền và điều khiển tất cả các quá trình sống. Để DNA có thể nhân đôi, quá trình tổng hợp DNA là cần thiết. Nó mô tả việc xây dựng axit deoxyribonucleic (viết tắt là DNA hay còn gọi là DNA). Enzyme quyết định trong quá trình này là DNA polymerase. Chỉ bằng cách này, sự phân chia tế bào mới có thể thực hiện được. Để sao chép, đầu tiên sợi kép DNA cuộn lại không bị ràng buộc bởi enzyme được gọi là vi khuẩn helicase và topoisomerase, và hai sợi đơn được tách ra khỏi nhau. Sự chuẩn bị cho quá trình sao chép thực sự này được gọi là sự khởi đầu. Bây giờ một đoạn RNA được tổng hợp, DNA polymerase cần làm điểm khởi đầu cho hoạt động enzym của nó. Trong quá trình kéo dài sau (mở rộng sợi), mỗi sợi đơn có thể được DNA polymerase sử dụng làm khuôn để tổng hợp DNA đối mã bổ sung. Kể từ khi một trong những căn cứ chỉ có thể hình thành liên kết với bazơ khác, có thể sử dụng một sợi duy nhất để tái tạo lại sợi tương ứng khác. Nhiệm vụ của các base bổ sung này là nhiệm vụ của DNA polymerase. Các đường–phốt phát xương sống của sợi DNA mới sau đó được liên kết bởi một ligase. Điều này tạo ra hai chuỗi kép DNA mới, mỗi sợi chứa một sợi từ chuỗi xoắn DNA cũ. Do đó, chuỗi xoắn kép mới được gọi là chất bán dẫn. Cả hai sợi của chuỗi xoắn kép đều có cực cho biết hướng của phân tử. Hướng của hai phân tử ADN trong một chuỗi xoắn là ngược nhau. Tuy nhiên, vì DNA polymerase chỉ hoạt động theo một hướng, nên chỉ sợi có hướng tương ứng mới có thể được tạo ra liên tục. Sợi còn lại được tổng hợp từng mảnh. Các đoạn DNA tạo thành, còn được gọi là các đoạn Okazaki, sau đó được nối với nhau bằng ligase. Sự kết thúc tổng hợp DNA với sự trợ giúp của các đồng yếu tố khác nhau được gọi là sự kết thúc.
Chức năng và nhiệm vụ
Vì hầu hết các tế bào có tuổi thọ giới hạn, các tế bào mới phải liên tục được hình thành trong cơ thể thông qua quá trình phân chia tế bào để thay thế những tế bào đã chết. Ví dụ, màu đỏ máu Các tế bào trong cơ thể con người có tuổi thọ trung bình là 120 ngày, trong khi một số tế bào ruột cần được thay thế bằng các tế bào mới chỉ sau một hoặc hai ngày. Điều này đòi hỏi sự phân bào nguyên phân, trong đó hai tế bào con mới, giống hệt nhau được tạo ra từ một tế bào mẹ. Cả hai tế bào đều yêu cầu bộ gen hoàn chỉnh, vì vậy không giống như các thành phần tế bào khác, điều này không thể đơn giản được phân chia. Để đảm bảo rằng không có thông tin di truyền nào bị mất trong quá trình phân chia, DNA phải được nhân đôi (“sao chép”) trước khi phân chia. Sự phân chia tế bào cũng diễn ra trong quá trình trưởng thành của tế bào mầm đực và cái (trứng và tinh trùng ô). Tuy nhiên, trong quá trình phân chia meiotic diễn ra, ADN không được nhân đôi vì mong muốn giảm một nửa số ADN. Khi quả trứng và tinh trùng cầu chì, số lượng đầy đủ của nhiễm sắc thể, trạng thái đóng gói của DNA, sau đó lại đạt được. DNA cần thiết cho hoạt động của cơ thể con người và tất cả các sinh vật khác, vì nó là cơ sở để tổng hợp protein. Sự kết hợp của ba bazơ liên tiếp, mỗi bazơ đại diện cho một axit amin, do đó có thuật ngữ mã bộ ba. Mỗi bộ ba bazơ được “dịch mã” thành một axit amin thông qua ARN thông tin (mRNA); những cái này amino axit sau đó được liên kết trong huyết tương tế bào để tạo thành protein. MRNA khác với DNA chỉ ở một nguyên tử trong đường dư lượng của xương sống và trong một số cơ sở. Do đó, MRNA chủ yếu đóng vai trò như một chất mang thông tin để vận chuyển thông tin được lưu trữ trong DNA từ nhân đến tế bào chất.
Bệnh tật và rối loạn
Một sinh vật không có khả năng tổng hợp DNA sẽ không thể tồn tại được, vì các tế bào mới phải được hình thành liên tục bằng cách phân chia tế bào ngay cả trong quá trình phát triển phôi thai. Tuy nhiên, các lỗi trong quá trình tổng hợp DNA, tức là các bazơ được chèn không chính xác riêng lẻ không tuân theo nguyên tắc bắt cặp bazơ bổ sung, xảy ra tương đối thường xuyên. Vì lý do này, các tế bào của con người có hệ thống sửa chữa. Những điều này dựa trên enzyme kiểm soát chuỗi kép DNA và sửa chữa các bazơ được chèn không chính xác bằng nhiều cơ chế khác nhau. Ví dụ, khu vực xung quanh cơ sở không chính xác có thể được cắt ra và xây dựng lại theo nguyên tắc tổng hợp đã giải thích. Tuy nhiên, nếu hệ thống sửa chữa DNA của tế bào bị lỗi hoặc quá tải, các cơ sở không khớp, được gọi là đột biến, có thể tích tụ. Những đột biến này làm mất ổn định bộ gen, làm tăng khả năng xảy ra các lỗi mới trong quá trình tổng hợp DNA. Sự tích tụ của các đột biến như vậy có thể dẫn đến ung thư. Trong quá trình này, một số gen có được ung thư- Hiệu ứng khởi động (tăng chức năng) do đột biến, trong khi các gen khác mất tác dụng bảo vệ (mất chức năng). Tuy nhiên, trong một số tế bào, tỷ lệ lỗi tăng lên thậm chí còn được mong muốn để làm cho chúng dễ thích nghi hơn, chẳng hạn như trong một số tế bào nhất định của con người hệ thống miễn dịch.
