endonucleasi

endonucleasi sono enzimi che scompongono il DNA e l'RNA senza scomporli completamente. Il gruppo di endonucleasi comprende diversi enzimi, ciascuno dei quali agisce in modo substrato e azione specifica.

Cos'è un'endonucleasi?

Le endonucleasi sono vari enzimi che non si trovano solo negli esseri umani, ma si trovano in tutti gli esseri viventi. Appartengono al gruppo superordinato delle nucleasi. Le endonucleasi degradano il DNA o l'RNA senza fenderli completamente.

Il DNA o acido desossiribonucleico è una struttura complessa di molecole di zucchero (desossiribosio) e acidi nucleici. Per elaborare il DNA, le endonucleasi rompono il legame fosfodiestere tra i singoli blocchi di costruzione. Il legame fosfodiestere tiene insieme il DNA e l'RNA sulla spina dorsale. I nucleotidi del DNA e dell'RNA hanno un residuo di acido fosforico. Si trova sullo zucchero, la cui struttura di base forma un anello.

Questo anello ha cinque atomi di carbonio; Tra le altre cose, c'è un gruppo OH sull'atomo di carbonio C5, cioè una combinazione di un atomo di ossigeno e un atomo di idrogeno. L'atomo di carbonio C5 e il gruppo OH formano un estere dell'acido fosforico. Questo residuo di acido fosforico riceve un secondo legame estere, che consiste nell'atomo di carbonio C3 e nel gruppo OH associato. Il legame risultante è un legame 3'-5'-fosfodiestere.

Funzione, effetto e compiti

Le endonucleasi contribuiscono all'elaborazione del DNA e dell'RNA. Gli acidi nucleici adenina, timina, guanina e citosina formano il codice genetico, che non solo trasmette le informazioni alla generazione successiva quando viene ereditato, ma controlla anche il metabolismo delle cellule.

La sequenza dei diversi acidi nucleici nel DNA codifica l'ordine in cui altri enzimi - i cosiddetti ribosomi - concatenano insieme gli amminoacidi. Tutte le proteine ​​sono costituite da queste catene; la sequenza degli amminoacidi in una proteina dipende dalla sequenza degli acidi nucleici nel DNA, che a sua volta determina la forma e la funzionalità della proteina.

La biologia si riferisce alla traduzione del codice genetico in catene di amminoacidi come traduzione. La traduzione avviene nelle cellule del corpo umano al di fuori del nucleo cellulare - il DNA si trova solo all'interno del nucleo cellulare. Quindi la cellula deve fare una copia del DNA. La copia non utilizza il desossiribosio come molecola di zucchero, ma il ribosio. Quindi è un RNA. La produzione di RNA è anche chiamata trascrizione in biologia e richiede endonucleasi.

Durante la traduzione, vari enzimi devono allungare la catena dei nucleotidi. Anche la scissione parziale delle endonucleasi lo rende possibile. Le endonucleasi hanno anche la stessa funzione nella replicazione quando è richiesta una copia del DNA durante la divisione cellulare.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Come tutti gli enzimi, le endonucleasi sono proteine ​​costituite da catene di amminoacidi. Tutti gli amminoacidi hanno la stessa struttura di base: sono costituiti da un atomo di carbonio centrale a cui sono attaccati un gruppo amminico, un gruppo carbossilico, un singolo atomo di idrogeno, un atomo di carbonio α e un gruppo residuo. Il resto è caratteristico di ogni amminoacido e determina quali interazioni può entrare con altri amminoacidi e altre sostanze.

La biologia descrive anche la struttura unidimensionale degli enzimi sotto forma della loro catena di amminoacidi come struttura primaria. Ci sono pieghe all'interno della catena; altri enzimi catalizzano questo processo. L'ordine spaziale è stabilizzato dai ponti di idrogeno che si formano tra i singoli elementi costitutivi. Questa struttura secondaria può apparire sia come α-elica che come β-foglio. La struttura secondaria della proteina continua a piegarsi e ad assumere forme più complesse. Le interazioni tra i vari residui amminoacidici giocano qui un ruolo cruciale.

Sulla base delle proprietà biochimiche dei rispettivi residui, viene infine creata la struttura terziaria. Solo in questa forma la proteina ha le sue proprietà finali, che dipendono in gran parte dalla forma spaziale. Nel caso di un enzima, questa forma include il centro attivo in cui avviene la reazione enzimatica effettiva. Nel caso delle endonucleasi, il sito attivo reagisce con il DNA o l'RNA come substrato.

Malattie e disturbi

Le endonucleasi svolgono un ruolo importante nella riparazione del DNA mentre rompono le sue catene. La riparazione è necessaria se il DNA è stato danneggiato da radiazioni o sostanze chimiche, ad esempio. La luce UV può già avere questo effetto.

Una dose maggiore di radiazioni UV-B provoca un accumulo di dimeri di timina nel filamento di DNA. Esse deformano il DNA e successivamente portano a disturbi nel raddoppio del DNA: l'enzima che legge il DNA durante la replicazione non può evitare la deformazione causata dai dimeri di timina e quindi non può continuare il suo lavoro.

Le cellule umane dispongono di vari meccanismi di riparazione. Le endonucleasi sono utilizzate per la riparazione dell'escissione. Un'endonucleasi specializzata è in grado di riconoscere dimeri di timina e altri danni. Taglia due volte il filamento di DNA interessato, sia prima che dopo il difetto. Il dimero viene rimosso, ma crea uno spazio vuoto nel codice. Un altro enzima, la DNA polimerasi, deve quindi riempire il vuoto. Come confronto, utilizza il filamento di DNA complementare e aggiunge le coppie di basi corrispondenti fino a riempire lo spazio vuoto e il filamento di DNA danneggiato viene ripristinato.

Questa riparazione non è rara, ma si verifica molte volte al giorno nel corpo. Disturbi nel processo di riparazione possono portare a vari disturbi, ad esempio la malattia della pelle xeroderma pigmentoso. Con questa malattia, le persone colpite sono eccessivamente sensibili alla luce solare perché le cellule non possono riparare i danni UV.