Endonucleaza

endonucleazele sunt enzime care descompun ADN-ul și ARN-ul fără a le descompune complet. Grupul de endonucleaze cuprinde diferite enzime, fiecare dintre ele funcționând într-un mod substrat și specific acțiunii.

Ce este o endonuclează?

Endonucleazele sunt diverse enzime care nu se găsesc numai la om, dar se găsesc în toate lucrurile vii. Ele aparțin grupului superordonat de nucleaze. Endonucleazele degradează ADN-ul sau ARN-ul fără a le elimina complet.

ADN-ul sau acidul dezoxiribonucleic este o structură complexă a moleculelor de zahăr (dezoxiriboză) și acizilor nucleici. Pentru a procesa ADN-ul, endonucleazele rup legătura fosfodiester între blocurile de construcție individuale. Legătura fosfodiester ține ADN-ul și ARN-ul împreună pe coloana vertebrală. Nucleotidele de ADN și ARN au un reziduu de acid fosforic. Este localizat pe zahăr, a cărui structură de bază formează un inel.

Acest inel are cinci atomi de carbon; Printre altele, există o grupare OH pe atomul de carbon C5, adică o combinație de oxigen și atom de hidrogen. Atomul de carbon C5 și grupa OH formează un ester al acidului fosforic. Acest reziduu de acid fosforic primește oa doua legătură ester, care constă din atomul de carbon C3 și gruparea OH asociată. Legătura rezultată este o legătură 3'-5'-fosfodiester.

Funcție, efect și sarcini

Endonucleazele contribuie la procesarea ADN-ului și ARN-ului. Acizii nucleici adenina, timina, guanina și citozina formează codul genetic, care nu numai că transmite informații către generația următoare când este moștenit, dar controlează și metabolismul celulelor.

Secvența diferiților acizi nucleici din ADN codifică ordinea în care alte enzime - așa-numitele ribozomi - înlătură aminoacizi. Toate proteinele constau din aceste lanțuri; secvența aminoacizilor dintr-o proteină depinde de secvența acizilor nucleici din ADN - care la rândul său determină forma și funcționalitatea proteinei.

Biologia se referă la traducerea codului genetic în lanțuri de aminoacizi ca traducere. Traducerea are loc în celulele corpului uman în afara nucleului celular - ADN-ul este localizat doar în interiorul nucleului celular. Prin urmare, celula trebuie să facă o copie a ADN-ului. Copia nu folosește dezoxiriboza ca moleculă de zahăr, ci riboza. Prin urmare, este un ARN. Producția de ARN se mai numește transcriere în biologie și necesită endonucleaze.

În timpul traducerii, diverse enzime trebuie să prelungească lanțul de nucleotide. Clivajul parțial de endonucleaze face de asemenea posibil acest lucru. Endonucleazele au, de asemenea, aceeași funcție în replicare atunci când este necesară o copie a ADN-ului în timpul diviziunii celulare.

Educație, apariție, proprietăți și valori optime

Ca toate enzimele, endonucleazele sunt proteine ​​care constau din lanțuri de aminoacizi. Toți aminoacizii au aceeași structură de bază: constau dintr-un atom de carbon central la care sunt atașate o grupare amino, o grupare carboxil, un singur atom de hidrogen, un atom de α-carbon și o grupă reziduală. Restul este caracteristic pentru fiecare aminoacid și determină ce interacțiuni poate intra cu alți aminoacizi și alte substanțe.

Biologia descrie de asemenea structura unidimensională a enzimelor sub forma lanțului lor de aminoacizi ca structură primară. Există pliuri în lanț; alte enzime catalizează acest proces. Ordinea spațială este stabilizată de punți de hidrogen care se formează între blocurile de construcție individuale. Această structură secundară poate apărea atât ca o helixă, cât și ca o foaie β. Structura secundară a proteinei continuă să se plieze și să ia forme mai complexe. Interacțiunile dintre diferitele reziduuri de aminoacizi joacă un rol crucial aici.

Pe baza proprietăților biochimice ale reziduurilor respective, în cele din urmă este creată structura terțiară. Doar în această formă proteina are proprietățile sale finale, care depind în mare măsură de forma spațială. În cazul unei enzime, această formă include centrul activ în care are loc reacția enzimatică reală. În cazul endonucleazelor, locul activ reacționează cu ADN sau ARN ca substrat.

Boli și tulburări

Endonucleazele joacă un rol important în repararea ADN-ului, deoarece acestea își rup lanțurile. Reparația este necesară dacă ADN-ul a fost deteriorat de radiații sau substanțe chimice, de exemplu. Lumina UV poate avea deja acest efect.

O doză crescută de radiații UV-B duce la o acumulare de dimeri de timină în catena ADN. Acestea deformează ADN-ul și conduc ulterior la tulburări ale ADN-ului: Enzima care citește ADN-ul în timpul replicării nu poate evita deformarea cauzată de dimerii de timină și, prin urmare, nu poate continua activitatea sa.

Celulele umane au la dispoziție diverse mecanisme de reparație. Endonucleazele sunt utilizate pentru repararea exciziei. O endonuclează specializată este în măsură să recunoască dimerii timinei și alte daune. Acesta taie cablul ADN afectat de două ori, atât înainte cât și după defect. Dimerul este eliminat, dar creează un decalaj în cod. O altă enzimă, ADN polimeraza, trebuie apoi să umple golul. Ca o comparație, ea folosește șuvița ADN complementară și adaugă perechile de baze corespunzătoare până la umplerea golului și restabilirea catenei ADN deteriorate.

Această reparație nu este neobișnuită, dar apare de multe ori pe zi în organism. Tulburările din procesul de reparație pot duce la diverse tulburări, de exemplu, xeroderma pigmentosum bolii de piele. Cu această boală, cei afectați sunt excesiv de sensibili la lumina soarelui, deoarece celulele nu pot repara daunele UV.