Endonuclease

Endonuklease adalah enzim yang memecah DNA dan RNA tanpa memecahnya sepenuhnya. Kumpulan endonuklease terdiri daripada enzim yang berbeza, masing-masing berfungsi dalam bentuk substrat dan tindakan khusus.

Apa itu endonuklease?

Endonuklease adalah pelbagai enzim yang tidak hanya terdapat pada manusia, tetapi terdapat dalam semua makhluk hidup. Mereka tergolong dalam kumpulan nuklease superordinat. Endonuklease menurunkan DNA atau RNA tanpa membelahnya sepenuhnya.

DNA atau asid deoksiribonukleik adalah struktur kompleks molekul gula (deoxyribose) dan asid nukleik. Untuk memproses DNA, endonuklease memutuskan ikatan fosfodiester antara blok bangunan individu. Ikatan fosfodiester memegang DNA dan RNA bersama di tulang belakang. Nukleotida DNA dan RNA mempunyai residu asid fosforik. Ia terletak di atas gula, struktur asasnya membentuk cincin.

Lingkaran ini mempunyai lima atom karbon; Antara lain, terdapat kumpulan OH pada atom karbon C5, iaitu gabungan antara oksigen dan atom hidrogen. Atom karbon C5 dan kumpulan OH membentuk ester asid fosforik. Sisa asid fosforik ini menerima ikatan ester kedua, yang terdiri daripada atom karbon C3 dan kumpulan OH yang berkaitan. Ikatan yang dihasilkan adalah ikatan 3'-5'-fosfodiester.

Fungsi, kesan & tugas

Endonuklease menyumbang kepada pemprosesan DNA dan RNA. Asid nukleik adenin, timin, guanin dan sitosin membentuk kod genetik, yang tidak hanya menyampaikan maklumat kepada generasi berikutnya apabila ia diwarisi, tetapi juga mengawal metabolisme sel.

Urutan asid nukleik yang berbeza dalam DNA menyusun urutan enzim lain - yang disebut ribosom - asid amino rantai bersama-sama. Semua protein terdiri daripada rantai ini; urutan asid amino dalam protein bergantung pada urutan asid nukleik dalam DNA - yang seterusnya menentukan bentuk dan fungsi protein.

Biologi merujuk kepada terjemahan kod genetik ke dalam rantai asid amino sebagai terjemahan. Terjemahan berlaku di sel-sel tubuh manusia di luar nukleus sel - DNA hanya terletak di dalam nukleus sel. Oleh itu sel harus membuat salinan DNA. Salinannya tidak menggunakan deoxyribose sebagai molekul gula, tetapi ribosa. Oleh itu ia adalah RNA. Penghasilan RNA juga disebut transkripsi dalam biologi dan memerlukan endonuklease.

Semasa terjemahan, pelbagai enzim perlu memanjangkan rantai nukleotida. Pembelahan separa oleh endonuklease juga memungkinkan ini. Endonuklease juga mempunyai fungsi yang sama dalam replikasi apabila salinan DNA diperlukan semasa pembelahan sel.

Pendidikan, kejadian, sifat & nilai optimum

Seperti semua enzim, endonuklease adalah protein yang terdiri daripada rantai asid amino. Semua asid amino mempunyai struktur asas yang sama: Mereka terdiri daripada atom karbon pusat yang dilampirkan kumpulan amino, kumpulan karboksil, atom hidrogen tunggal, atom α-karbon dan kumpulan sisa. Selebihnya adalah ciri setiap asid amino dan menentukan interaksi mana yang boleh dilakukannya dengan asid amino dan bahan lain.

Biologi juga menggambarkan struktur satu dimensi enzim dalam bentuk rantai asid amino mereka sebagai struktur utama. Terdapat lipatan dalam rantai; enzim lain memangkin proses ini. Urutan spasial ditstabilkan oleh jambatan hidrogen yang terbentuk di antara blok bangunan individu. Struktur sekunder ini boleh muncul baik sebagai heliks α dan sebagai helaian β. Struktur sekunder protein terus melipat dan mengambil bentuk yang lebih kompleks. Interaksi antara pelbagai residu asid amino memainkan peranan penting di sini.

Berdasarkan sifat biokimia residu masing-masing, struktur tersier akhirnya dibuat. Hanya dalam bentuk ini protein mempunyai sifat akhir, yang banyak bergantung pada bentuk spasial. Sekiranya terdapat enzim, bentuk ini merangkumi pusat aktif di mana tindak balas enzim sebenar berlaku. Dalam kes endonuklease, tapak aktif bertindak balas dengan DNA atau RNA sebagai substrat.

Penyakit & Gangguan

Endonuklease memainkan peranan penting dalam memperbaiki DNA kerana ia memutuskan rantai. Pembaikan perlu dilakukan sekiranya DNA telah rosak oleh sinaran atau bahan kimia, misalnya. Cahaya UV sudah boleh memberi kesan ini.

Peningkatan dos sinaran UV-B menghasilkan pengumpulan dimer timin dalam helai DNA. Mereka merosakkan DNA dan seterusnya menyebabkan gangguan dalam penggandaan DNA: Enzim yang membaca DNA semasa replikasi tidak dapat mengelakkan ubah bentuk yang disebabkan oleh dimer timin dan oleh itu tidak dapat meneruskan kerjanya.

Sel manusia mempunyai pelbagai mekanisme pembaikan. Endonuklease digunakan untuk pembaikan eksisi. Endonuclease khusus dapat mengenali dimer timin dan kerosakan lain. Ia memotong helai DNA yang terkena dua kali, sebelum dan selepas kecacatan. Dimer dikeluarkan, tetapi mewujudkan jurang dalam kod. Enzim lain, DNA polimerase, kemudian harus mengisi jurang. Sebagai perbandingan, dia menggunakan helai DNA pelengkap dan menambahkan pasangan asas yang sesuai sehingga jurang diisi dan helai DNA yang rosak dipulihkan.

Pembaikan ini tidak biasa, tetapi berlaku berkali-kali sehari di dalam badan. Gangguan dalam proses pembaikan boleh menyebabkan pelbagai gangguan, misalnya penyakit kulit xeroderma pigmentosum. Dengan penyakit ini, mereka yang terjejas terlalu sensitif terhadap cahaya matahari kerana sel tidak dapat memperbaiki kerosakan UV.