Reparation: er dette? Mekanismer til DNA reparation

Reparation er en ejendom af en levende celle til bekæmpelse af forskellige DNA-beskadigelser. I omverdenen er der mange faktorer, som kan forårsage uoprettelige ændringer i den levende krop. For at bevare sin integritet, undgå patologisk og uforenelig med livsmutationer, skal der være et system med selvoprettelse. Hvordan er integriteten af det genetiske materiale i cellen ødelagt? Lad os overveje dette problem mere detaljeret. Find også ud af, hvilke kroppens genoprettende mekanismer og hvordan de virker.

Forstyrrelser i DNA

Molekylet af deoxyribonukleinsyre kan brydes både under biosyntese og under påvirkning af skadelige stoffer. Særlige negative faktorer omfatter især temperatur eller fysiske kræfter af forskellig oprindelse. Hvis ødelæggelsen sker, starter cellen reparationsprocessen. Således begynder restaureringen af DNA-molekylets oprindelige struktur . Særlige enzymkomplekser, der er til stede inde i cellerne, er ansvarlige for reparationen. Med de enkelte cellers manglende evne til at udføre restaurering er nogle sygdomme forbundet. Videnskaben, der studerer reparationsprocesserne, er biologi. Inden for disciplinen er der udført mange eksperimenter og eksperimenter, hvorved genoprettelsesprocessen bliver mere forståelig. Det skal bemærkes, at DNA-reparationsmekanismer er meget interessante, ligesom historien om opdagelse og undersøgelse af dette fænomen. Hvilke faktorer bidrager til begyndelsen af nyttiggørelse? For at processen kan starte, er det nødvendigt, at DNA-stimulatoren reparerer væv. Hvad er dette, vi vil fortælle dig mere detaljeret nedenfor.

Historien om opdagelsen

Dette fantastiske fænomen begyndte at studere den amerikanske videnskabsmand Kellner. Den første væsentlige opdagelse på vej til undersøgelse af reparation var fænomenet fotoreaktivering. Med dette udtryk kaldte Kellner effekten af skadereduktion fra ultraviolet bestråling i efterfølgende behandling af beskadigede celler med en lysflow af lys fra det synlige spektrum.

"Lys restaurering"

Derefter fik Kelners forskninger deres logiske fortsættelse i værkerne af amerikanske biologer Setlaw, Rupert og nogle andre. Takket være denne gruppe af videnskabers arbejde blev det pålideligt fastslået, at fotoreaktivering er en proces, der udløses af et særligt stof - et enzym, der katalyserer spaltningen af thymindimerer. De var, som det viste sig, dannet under eksperimenterne under påvirkning af ultraviolet. I dette tilfælde udløste lyse synlige lys enzymets virkning, hvilket bidrog til spaltningen af dimerer og genoprettelsen af den oprindelige tilstand af beskadigede væv. I dette tilfælde taler vi om en let type DNA reparation. Lad os definere det mere tydeligt. Det kan siges, at lys reparation er restaureringen under påvirkning af lyset af den oprindelige DNA struktur efter skade. Denne proces er imidlertid ikke den eneste, der bidrager til eliminering af skade.

"Dark recovery"

Nogen tid efter opdagelsen af lys blev fundet mørk reparation. Dette fænomen forekommer uden udsættelse for synlige lysstråler. Denne evne til at genvinde blev fundet under undersøgelsen af visse bakteriers følsomhed over for ultraviolette stråler og ioniserende stråling. Mørk DNA reparation er cellernes evne til at fjerne eventuelle patogene ændringer i deoxyribonukleinsyre. Men det skal siges, at dette ikke længere er en fotokemisk proces, i modsætning til let restaurering.

Mekanisme for "mørk" eliminering af skade

Observationer af bakterier viste, at en tid efter den unicellulære organisme fik en del af ultraviolet, som følge heraf nogle dele af DNA blev beskadiget, regulerer cellen sine interne processer på en bestemt måde. Som et resultat afskæres et modificeret stykke DNA simpelthen fra den generelle kæde. De resulterende huller bliver igen fyldt med det nødvendige materiale fra aminosyrerne. Med andre ord udføres DNA-resyntesen. Forskernes opdagelse af et sådant fænomen som mørkvævsreparation er et andet skridt i at studere de fantastiske beskyttende evner hos dyret og den menneskelige organisme.

Hvordan er reparationssystemet

Eksperimenter, der afslørede mekanismerne for nyttiggørelse og selve eksistensen af denne evne blev udført ved hjælp af encellulære organismer. Men reparationsprocesserne er iboende i levende celler hos dyr og mennesker. Nogle mennesker lider af pigmentær xeroderma. Denne sygdom er forårsaget af manglende evne til celler til at resyntetisere beskadiget DNA. Xeroderma er arvet. Hvad består reparationssystemet af? De fire enzymer, på hvilke reparationsprocessen holdes, er DNA-chelicase, -exonuklease, -polymerase og -ligase. Den første af disse forbindelser er i stand til at genkende skade i kæden af et molekyle af deoxyribonukleinsyre. Han anerkender ikke kun, men skærer også kæden på det rigtige sted for at fjerne det ændrede segment af molekylet. Selve elimineringen udføres ved anvendelse af DNA-exonuklease. Endvidere syntetiseres en ny del af molekylet af deoxyribonukleinsyre fra aminosyrer for fuldstændigt at erstatte det beskadigede segment. Nå, den sidste akkord af denne mest komplicerede biologiske procedure udføres ved hjælp af DNA ligase enzym. Det er ansvarligt for at vedhæfte det syntetiserede sted til det beskadigede molekyle. Efter alle fire enzymer har gjort deres arbejde, er DNA molekylet fuldstændigt opdateret og alle skader forbliver i fortiden. Sådan fungerer mekanismer inden for den levende celle.

klassifikation

I øjeblikket identificerer forskerne følgende typer reparationssystemer. De aktiveres afhængigt af forskellige faktorer. Disse omfatter:

1. Reaktivering.
2. Rekombination restaurering.
3. Reparation af heteroduplexer.
4. Excision reparation.
5. Genforening af ikke-homologe ender af DNA-molekyler.

Alle enkeltcellede organismer besidder mindst tre enzymsystemer. Hver af dem har evnen til at udføre restaureringsprocessen. Disse systemer omfatter: direkte, ekskisive og postreplicerende. Prokaryoter er de tre typer DNA-reparation. Hvad angår eukaryoter, har de til deres rådighed yderligere mekanismer kaldet Miss-mathe og Sos-reparation. Biologi har studeret i detaljer alle disse former for selvhelbredelse af det genetiske materiale af celler.

Opbygning af yderligere mekanismer

Direkte reparation er den mindst komplicerede måde at slippe af med patologiske ændringer i DNA. Det udføres af specielle enzymer. Takket være dem finder genoprettelsen af DNA-molekylets struktur sted meget hurtigt. Processen foregår som regel i et trin. Et af de ovenfor beskrevne enzymer er O6-methylguanin-DNA-methyltransferase. Excision reparationssystemet er en type selvhelbredelse af deoxyribonukleinsyre, hvilket indebærer at skære de ændrede aminosyrer ud og derefter erstatte dem med nyligt syntetiserede pletter. Denne proces er allerede gennemført i flere faser. I løbet af post-replikativ DNA-reparation kan huller i strukturen af dette molekyle dannes til en enkelt kæde. De lukkes derefter ved hjælp af RecA-protein. Det post-replikative reparationssystem er unikt, fordi der ikke er nogen fase i sin proces til at genkende patogene ændringer.

Hvem er ansvarlig for genopretningsmekanismen?

Hidtil ved videnskabsfolk, at et simpelt væsen, som et E. coli, besidder ikke mindre end et halvt hundrede gener, der er ansvarlige for reparationen selv. Hvert gen udfører visse funktioner. De omfatter: anerkendelse, fjernelse, syntese, vedhæftning, identifikation af virkningerne af ultraviolet stråling og så videre. Desværre er alle gener, herunder dem, der er ansvarlige for reparationsprocesserne i cellen, muteret. Hvis dette sker, udløser de hyppigere mutationer i alle celler i kroppen.

Det er farligt at beskadige DNA

Hver dag er DNA fra vores celler udsat for fare for skade og patologiske forandringer. Dette bidrager til miljømæssige faktorer som ultraviolet stråling, tilsætningsstoffer til fødevarer, kemikalier, temperaturændringer, magnetfelter, mange belastninger, der udløser visse processer i kroppen og meget mere. Hvis DNA-strukturen er brudt, kan den forårsage en tung cellemutation, og kan føre til kræft i fremtiden. Derfor har kroppen et sæt foranstaltninger til at bekæmpe en sådan skade. Selvom enzymerne ikke kan returnere DNA'et til dets oprindelige udseende, arbejder reparationssystemet for at minimere skade.

Homolog rekombination

Lad os se, hvad det er. Rekombination er udveksling af genetisk materiale under brud og forbindelse af molekyler af deoxyribonukleinsyre. I det tilfælde, hvor diskontinuiteter forekommer i DNA'et, begynder processen med homolog rekombination. I løbet af det udveksles fragmenter af to molekyler. På grund af dette er den oprindelige struktur af deoxyribonukleinsyre nøjagtigt genoprettet. I nogle tilfælde kan DNA penetration forekomme. Takket være rekombinationsprocessen er det muligt at integrere disse to forskellige elementer.

Mekanisme for genopretning og sundhed i kroppen

Reparation er en uundværlig betingelse for kroppens normale funktion. At være eksponeret dagligt og time for trusler mod DNA-beskadigelser og mutationer, tilpasser og multikellulær struktur. Dette skyldes også det etablerede reparationssystem. Manglen på normal genopretningskapacitet forårsager sygdomme, mutationer og andre abnormiteter. Disse omfatter forskellige sygdomme i udvikling, onkologi og endog aldring i sig selv. Arvelige sygdomme som følge af reparationsforstyrrelser kan føre til alvorlige maligne tumorer og andre anomalier i kroppen. Nu er nogle sygdomme forårsaget af funktionsfejl i DNA-reparationssystemer blevet identificeret. Disse er for eksempel patologier som kokain-syndrom, xeroderma, ikke-tyktarmskræft i tyktarmen, trichodiodystrofi og nogle kræftformer.