эндонуклеаз представляют собой ферменты, которые разрушают ДНК и РНК, не разрушая их полностью. Группа эндонуклеаз включает различные ферменты, каждый из которых работает в зависимости от субстрата и специфического действия.
Что такое эндонуклеаза?
Эндонуклеазы - это различные ферменты, которые встречаются не только у людей, но и у всех живых существ. Они относятся к вышестоящей группе нуклеаз. Эндонуклеазы разрушают ДНК или РНК, не расщепляя их полностью.
ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота представляет собой сложную структуру молекул сахара (дезоксирибоза) и нуклеиновых кислот. Для обработки ДНК эндонуклеазы разрывают фосфодиэфирную связь между отдельными строительными блоками. Фосфодиэфирная связь удерживает ДНК и РНК вместе на основной цепи. Нуклеотиды ДНК и РНК имеют остаток фосфорной кислоты. Он расположен на сахаре, основная структура которого образует кольцо.
Это кольцо имеет пять атомов углерода; Среди прочего, на атоме углерода C5 есть группа ОН, то есть комбинация атома кислорода и водорода. Атом углерода С5 и группа ОН образуют сложный эфир фосфорной кислоты. Этот остаток фосфорной кислоты получает вторую сложноэфирную связь, которая состоит из атома углерода С3 и связанной с ним группы ОН. Полученная связь представляет собой 3'-5'-фосфодиэфирную связь.
Функция, эффект и задачи
Эндонуклеазы участвуют в процессинге ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты аденин, тимин, гуанин и цитозин образуют генетический код, который не только передает информацию следующему поколению, когда она передается по наследству, но также контролирует метаболизм клеток.
Последовательность различных нуклеиновых кислот в ДНК кодирует порядок, в котором другие ферменты - так называемые рибосомы - соединяют аминокислоты в цепочку. Все белки состоят из этих цепочек; последовательность аминокислот в белке зависит от последовательности нуклеиновых кислот в ДНК, которая, в свою очередь, определяет форму и функциональность белка.
Биология относится к трансляции генетического кода в аминокислотные цепи как к трансляции. Трансляция происходит в клетках человеческого тела вне ядра клетки - ДНК находится только внутри ядра клетки. Следовательно, клетка должна делать копию ДНК. Копия использует не дезоксирибозу в качестве молекулы сахара, а рибозу. Следовательно, это РНК. Производство РНК в биологии также называется транскрипцией и требует эндонуклеаз.
Во время трансляции различные ферменты должны удлинять цепь нуклеотидов. Частичное расщепление эндонуклеазами также делает это возможным. Эндонуклеазы также выполняют ту же функцию при репликации, когда копия ДНК требуется во время деления клетки.
Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения
Как и все ферменты, эндонуклеазы - это белки, состоящие из цепочек аминокислот. Все аминокислоты имеют одинаковую базовую структуру: они состоят из центрального атома углерода, к которому присоединены аминогруппа, карбоксильная группа, единственный атом водорода, α-атом углерода и остаточная группа. Остальное характерно для каждой аминокислоты и определяет, в какие взаимодействия она может вступать с другими аминокислотами и другими веществами.
Биология также описывает одномерную структуру ферментов в виде их аминокислотной цепи как первичную структуру. Внутри цепочки есть складки; другие ферменты катализируют этот процесс. Пространственный порядок стабилизируется водородными мостиками, которые образуются между отдельными строительными блоками. Эта вторичная структура может проявляться как в виде α-спирали, так и в виде β-листа. Вторичная структура белка продолжает складываться и принимать более сложные формы. Здесь решающую роль играют взаимодействия между различными аминокислотными остатками.
На основе биохимических свойств соответствующих остатков в конечном итоге создается третичная структура. Только в таком виде белок имеет свои конечные свойства, которые во многом зависят от пространственной формы. В случае фермента эта форма включает активный центр, в котором происходит собственно ферментативная реакция. В случае эндонуклеаз активный центр реагирует с ДНК или РНК в качестве субстрата.
Заболевания и расстройства
Эндонуклеазы играют важную роль в восстановлении ДНК, разрывая ее цепи. Восстановление необходимо, если ДНК была повреждена, например, радиацией или химическими веществами. Ультрафиолетовый свет уже может иметь такой эффект.
Повышенная доза УФ-В излучения приводит к накоплению димеров тимина в цепи ДНК. Они деформируют ДНК и впоследствии приводят к нарушениям дублирования ДНК: фермент, считывающий ДНК во время репликации, не может избежать деформации, вызванной димерами тимина, и поэтому не может продолжать свою работу.
Клетки человека имеют в своем распоряжении различные механизмы восстановления. Эндонуклеазы используются для эксцизионной репарации. Специализированная эндонуклеаза способна распознавать димеры тимина и другие повреждения. Он дважды разрезает пораженную цепь ДНК, как до, так и после дефекта. Димер удаляется, но он создает пробел в коде. Другой фермент, ДНК-полимераза, должен заполнить пробел. Для сравнения она использует комплементарную цепь ДНК и добавляет соответствующие пары оснований, пока пробел не будет заполнен и поврежденная цепь ДНК не будет восстановлена.
Этот ремонт не редкость, но происходит в организме много раз в день. Нарушения в процессе восстановления могут привести к различным нарушениям, например к пигментной ксеродермии кожи. При этом заболевании пораженные чрезмерно чувствительны к солнечному свету, потому что клетки не могут восстанавливать повреждение ультрафиолетом.
