Sinteza DNA se pojavi kot del razmnoževanja DNA. DNA je nosilec genskih informacij in nadzoruje vse življenjske procese. Nahaja se v jedru celice pri ljudeh kot v vseh drugih živih organizmih. DNK ima obliko dvojnega pramena, podobnega navitni leseni vrvi, ki se imenuje vijačnica. Ta dvojna vijačnica je sestavljena iz dveh DNA molekule. Vsak od dveh komplementarnih enojnih pramenov je sestavljen iz hrbtenice sladkorja molekule (deoksiriboza) in fosfat ostanki, na katere štirje organski dušikovi baze so pritrjeni gvanin, adenin, citozin in timin. Dve prameni sta med seboj povezani vodik vezi med nasprotnimi, tako imenovanimi komplementarnimi, baze. Tu so v skladu z načelom komplementarnega seznanjanja baz možne povezave le med gvaninom in citozinom na eni strani ter adeninom in timinom na drugi strani.
Kaj je sinteza DNA?
Sinteza DNA se pojavi kot del razmnoževanja DNA. DNA je nosilec genskih informacij in nadzoruje vse življenjske procese. Da se DNA lahko ponovi, je potreben postopek sinteze DNA. Opisuje gradnjo Ljubljane deoksiribonukleinska kislina (okrajšana kot DNA ali tudi DNA). Odločilni encim v tem procesu je DNA polimeraza. Le tako je možna delitev celic. Za replikacijo najprej zvijemo dvojno verigo zvite DNA encimi znani kot helikaze in topoizomeraze, dve enojni verigi pa sta ločeni drug od drugega. Ta priprava na dejansko replikacijo se imenuje iniciacija. Zdaj se sintetizira del RNA, ki ga DNA polimeraza potrebuje kot izhodišče za svojo encimsko aktivnost. Med naslednjim raztezkom (podaljšanje verige) lahko DNA polimeraza vsako posamezno verigo uporabi kot predlogo za sintezo komplementarne ustrezne DNA. Ker je eden od baze lahko kdaj samo tvori vezi z drugo osnovo, je mogoče uporabiti en pramen za rekonstrukcijo drugega ustreznega pramena. Ta dodelitev komplementarnih baz je naloga DNA polimeraze. The sladkorja-fosfat hrbtenico nove verige DNA nato poveže ligaza. To ustvari dve novi dvojni verigi DNA, od katerih vsaka vsebuje eno verigo iz stare vijačnice DNA. Novo dvojno vijačnico zato imenujemo polkonzervativna. Oba pramena dvojne vijačnice imata polarnost, ki kaže na orientacijo molekule. Smer dveh molekul DNA v vijačnici je nasprotna. Ker pa DNA polimeraza deluje samo v eno smer, je mogoče neprekinjeno graditi le verigo, ki je v ustrezni usmeritvi. Drugi pramen se sintetizira po koščkih. Nastale segmente DNA, znane tudi kot fragmenti Okazaki, nato združi ligaza. Zaključek sinteze DNA s pomočjo različnih kofaktorjev se imenuje terminacija.
Funkcija in naloga
Ker ima večina celic omejeno življenjsko dobo, morajo v telesu skozi delitev celic nenehno nastajati nove celice, ki nadomeščajo tiste, ki odmrejo. Na primer rdeča kri celice v človeškem telesu imajo v povprečju življenjsko dobo 120 dni, medtem ko je treba nekatere črevesne celice nadomestiti z novimi celicami že po enem ali dveh dneh. To zahteva delitev mitotske celice, pri kateri iz matične celice nastaneta dve novi, enaki hčerinski celici. Obe celici zahtevata celoten nabor genov, zato jih v nasprotju z drugimi celičnimi komponentami ni mogoče preprosto razdeliti. Da se med delitvijo ne izgubijo genske informacije, je treba DNK pred delitvijo podvojiti ("ponoviti"). Delitve celic potekajo tudi med zorenjem moških in ženskih zarodnih celic (jajčeca in sperme celice). Vendar se v mejotičnih delih, ki se odvijajo, DNA ne podvoji, ker je zaželeno zmanjšanje za polovico DNA. Ko jajce in sperme varovalka, celotno število kromosomi, stanje embalaže DNK, nato ponovno dosežemo. DNK je bistvenega pomena za delovanje človeškega telesa in vseh drugih organizmov, saj je osnova za sintezo beljakovin. Kombinacija treh zaporednih baz vsako predstavlja aminokislino, zato izraz tripletna koda. Vsak osnovni triplet se "prevede" v aminokislino prek prenosne RNA (mRNA); teh aminokisline so nato v celični plazmi povezani beljakovin.MRNA se od DNA razlikuje le po enem atomu v sladkorja ostanek hrbtenice in v nekaterih osnovah. MRNA tako služi predvsem kot nosilec informacij za prenos informacij, shranjenih v DNK, od jedra do citoplazme.
Bolezni in motnje
Organizem, ki ni sposoben sinteze DNA, ne bi bil sposoben preživeti, saj morajo nove celice nenehno nastajati s celično delitvijo tudi med embrionalnim razvojem. Vendar se napake v sintezi DNA, torej posamezne nepravilno vstavljene baze, ki ne sledijo principu komplementarnega spajanja baz, pojavljajo razmeroma pogosto. Iz tega razloga imajo človeške celice sisteme za popravilo. Temeljijo na encimi ki nadzorujejo dvojno verigo DNA in z različnimi mehanizmi popravljajo nepravilno vstavljene baze. Na primer, območje okoli nepravilne podlage je mogoče izrezati in obnoviti v skladu z razloženim principom sinteze. Če pa so celični sistemi za popravilo DNA okvarjeni ali preobremenjeni, se lahko kopičijo neujemanja osnov, tako imenovane mutacije. Te mutacije destabilizirajo genom, kar povečuje verjetnost vedno novih napak v poteku sinteze DNA. Takšne mutacije se lahko kopičijo vodi do rak. V tem procesu nekateri geni pridobijo a rak-pospeševalni učinek (pridobitev funkcije) kot posledica mutacije, medtem ko drugi geni izgubijo zaščitni učinek (izguba funkcije). Vendar je v nekaterih celicah zaželena povečana stopnja napak, da so bolj prilagodljive, na primer v nekaterih človeških celicah imunski sistem.
