Synthèse d'ADN

le Synthèse d'ADN a lieu dans le cadre de la réplication de l'ADN. L'ADN est le vecteur de l'information génétique et contrôle tous les processus vitaux. Chez l'homme, comme chez tous les autres êtres vivants, il est situé dans le noyau de la cellule. L'ADN se présente sous la forme d'un double brin, semblable à une échelle de corde torsadée appelée hélice. Cette double hélice est constituée de deux molécules d'ADN. Chacun des deux simples brins complémentaires est constitué d'un squelette de molécules de sucre (désoxyribose) et de résidus phosphate, auxquels sont liées les quatre bases organiques azotées guanine, adénine, cytosine et thymine. Les deux brins sont liés l'un à l'autre via des liaisons hydrogène entre des bases opposées, dites complémentaires. Selon le principe de l'appariement de bases complémentaires, seules les liaisons entre guanine et cytosine d'une part et adénine et thymine d'autre part sont possibles.

Qu'est-ce que la synthèse d'ADN?

Pour que l'ADN se réplique, le processus de synthèse d'ADN est nécessaire. Il décrit la structure de l'acide désoxyribonucléique (abrégé en ADN ou ADN). L'enzyme clé ici est l'ADN polymérase. C'est la seule façon dont la division cellulaire est possible.

Pour la réplication, le double brin d'ADN torsadé est d'abord délié par des enzymes, appelées hélicases et topoisomérases, et les deux brins simples sont séparés l'un de l'autre. Cette préparation pour la réplication réelle s'appelle l'initiation. Maintenant, un morceau d'ARN est synthétisé, dont l'ADN polymérase a besoin comme point de départ pour son activité enzymatique.

Au cours de l'allongement ultérieur (extension de brin), chaque simple brin peut être utilisé par l'ADN polymérase comme matrice pour synthétiser l'ADN homologue complémentaire. Comme l'une des bases ne peut se lier qu'à une autre base, il est possible de reconstruire l'autre brin associé en utilisant un seul brin. Cette attribution des bases complémentaires est la tâche de l'ADN polymérase.

Le squelette sucre-phosphate du nouveau brin d'ADN est ensuite lié par une ligase. Cela crée deux nouveaux doubles brins d'ADN, chacun contenant un brin de l'ancienne hélice d'ADN. La nouvelle double hélice est donc appelée semi-conservatrice.

Les deux brins de la double hélice ont une polarité qui indique l'orientation des molécules. La direction des deux molécules d'ADN dans une hélice est opposée. Étant donné que l'ADN polymérase ne fonctionne que dans une direction, seul le brin qui est dans l'orientation appropriée peut être construit en continu. L'autre brin est synthétisé morceau par morceau. Les segments d'ADN résultants, également connus sous le nom de fragments d'Okazaki, sont ensuite joints par la ligase.La terminaison de la synthèse d'ADN à l'aide de divers cofacteurs est appelée terminaison.

Fonction et tâche

Étant donné que la plupart des cellules n'ont qu'une durée de vie limitée, de nouvelles cellules doivent constamment se former dans le corps par division cellulaire pour remplacer celles qui meurent. Les globules rouges du corps humain, par exemple, ont une durée de vie moyenne de 120 jours, alors que certaines cellules intestinales doivent être remplacées par de nouvelles cellules après un ou deux jours. Cela nécessite une division cellulaire mitotique, dans laquelle deux nouvelles cellules filles identiques sont créées à partir d'une cellule mère. Les deux cellules ont besoin de l'ensemble complet de gènes, ce qui signifie que, contrairement aux autres composants cellulaires, elles ne peuvent pas être simplement séparées. Pour qu'aucune information génétique ne soit perdue pendant la division, l'ADN doit être doublé («répliqué») avant la division.

Les divisions cellulaires ont également lieu lors de la maturation des cellules germinales mâles et femelles (ovules et spermatozoïdes). Dans les divisions méiotiques qui ont lieu, l'ADN n'est pas doublé, car une réduction de moitié de l'ADN est souhaitée. Lorsque l'ovule et les spermatozoïdes fusionnent, le nombre complet de chromosomes, l'état de conditionnement de l'ADN, est à nouveau atteint.

L'ADN est essentiel au fonctionnement du corps humain et de tous les autres organismes car il est à la base de la synthèse des protéines. Une combinaison de trois bases consécutives représente un acide aminé, c'est pourquoi on l'appelle code triplet. Chaque triplet de bases est "traduit" en un acide aminé via l'ARN messager (ARNm); ces acides aminés sont ensuite liés aux protéines du plasma cellulaire. L'ARNm ne diffère de l'ADN que par un atome dans le résidu sucre du squelette et par quelques bases. L'ARNm sert principalement de support d'informations pour le transport des informations stockées dans l'ADN du noyau cellulaire vers le plasma cellulaire.

Maladies et affections

Un organisme qui n'est pas capable de synthèse d'ADN ne serait pas viable, car de nouvelles cellules doivent être formées par division cellulaire au cours du développement embryonnaire. Des erreurs dans la synthèse d'ADN, c'est-à-dire des bases individuelles mal incorporées qui ne suivent pas le principe de l'appariement de bases complémentaires, se produisent relativement souvent. Pour cette raison, les cellules humaines ont des systèmes de réparation. Ceux-ci sont basés sur des enzymes qui contrôlent le double brin d'ADN et corrigent les bases mal insérées en utilisant divers mécanismes.

A cet effet, par exemple, la zone autour de la mauvaise base peut être découpée et reconstruite selon le principe de synthèse expliqué. Cependant, si les systèmes de réparation de l'ADN de la cellule sont défectueux ou surchargés, des mésappariements de base, appelés mutations, peuvent s'accumuler. Ces mutations déstabilisent le génome et augmentent ainsi la probabilité de nouvelles erreurs au cours de la synthèse de l'ADN. Une accumulation de telles mutations peut conduire au cancer. La mutation confère à certains gènes un effet cancérigène (gain de fonction), tandis que d'autres gènes perdent leur effet protecteur (perte de fonction).

Dans certaines cellules, cependant, un taux d'erreur accru est même souhaitable afin de les rendre plus adaptables, par exemple dans certaines cellules du système immunitaire humain.