Việc đền tội: có phải vậy không? Cơ chế sửa chữa ADN

Bồi dưỡng là một tài sản của một tế bào sống để chống lại những tổn thương DNA khác nhau. Trong thế giới xung quanh, có rất nhiều yếu tố có thể gây ra những thay đổi không thể đảo ngược trong cơ thể sống. Để duy trì tính toàn vẹn của nó, tránh bệnh lý và không tương thích với đột biến trong cuộc sống, phải có một hệ thống tự phục hồi. Tính toàn vẹn của vật liệu di truyền của tế bào bị phá vỡ như thế nào? Hãy xem xét vấn đề này một cách chi tiết hơn. Cũng tìm ra những cơ chế phục hồi của cơ thể là gì và cách chúng hoạt động.

Các rối loạn trong DNA

Phân tử của axit deoxyribonucleic có thể bị phá vỡ trong quá trình sinh tổng hợp và chịu ảnh hưởng của các chất độc hại. Đối với các yếu tố tiêu cực, đặc biệt, bao gồm nhiệt độ hoặc lực lượng vật lý có nguồn gốc khác nhau. Nếu xảy ra phá hủy, tế bào bắt đầu quá trình sửa chữa. Do đó bắt đầu khôi phục lại cấu trúc ban đầu của phân tử DNA. Các phức hợp enzyme đặc biệt có mặt trong tế bào có trách nhiệm sửa chữa. Với sự không có khả năng của các tế bào cá nhân để thực hiện phục hồi, một số bệnh có liên quan. Khoa học nghiên cứu quá trình bồi thường là sinh học. Trong kỷ luật, rất nhiều thí nghiệm và thí nghiệm đã được tiến hành, nhờ đó quá trình phục hồi trở nên dễ hiểu hơn. Cần lưu ý rằng các cơ chế sửa chữa DNA rất thú vị, cũng như lịch sử phát hiện và nghiên cứu hiện tượng này. Những yếu tố nào góp phần vào sự khởi đầu phục hồi? Để tiến trình bắt đầu, nó là cần thiết để kích thích DNA reparation của các mô. Đây là gì, chúng tôi sẽ cho bạn biết chi tiết hơn bên dưới.

Lịch sử khám phá

Hiện tượng tuyệt vời này bắt đầu nghiên cứu khoa học gia người Mỹ Kellner. Khám phá quan trọng đầu tiên trên con đường điều tra việc bồi thường là hiện tượng photoreactivation. Theo thuật ngữ này, Kellner gọi hiệu quả giảm tác hại từ tia cực tím trong quá trình xử lý các tế bào bị tổn thương sau đó bằng một tia sáng sáng từ phổ nhìn thấy được.

"Phục hồi ánh sáng"

Sau đó, các nghiên cứu của Kelner đã tiếp tục hợp lý trong các tác phẩm của nhà sinh vật học người Mỹ Setlaw, Rupert và một số người khác. Nhờ công trình của nhóm các nhà khoa học này, nó đã được xác lập chắc chắn rằng photoreactivation là một quá trình được kích hoạt bởi một chất đặc biệt - một enzyme xúc tác sự phân cắt dimim thymine. Chúng được tạo ra trong quá trình thí nghiệm dưới ảnh hưởng của tia cực tím. Trong trường hợp này, ánh sáng nhìn thấy được đã kích hoạt hoạt động của enzim, góp phần làm phân đôi dimers và khôi phục trạng thái ban đầu của các mô bị tổn thương. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói đến loại ánh sáng sửa chữa DNA. Hãy xác định rõ ràng hơn. Có thể nói rằng sửa chữa ánh sáng là sự phục hồi dưới ảnh hưởng của ánh sáng của cấu trúc DNA ban đầu sau khi thiệt hại. Tuy nhiên, quy trình này không phải là quy trình duy nhất góp phần xoá bỏ thiệt hại.

"Phục hồi tối"

Một thời gian sau khi phát hiện ra ánh sáng đã được tìm thấy sửa chữa tối. Hiện tượng này xảy ra mà không có bất kỳ tiếp xúc với tia sáng nhìn thấy được. Khả năng hồi phục này đã được tìm thấy trong quá trình nghiên cứu độ nhạy của một số vi khuẩn đối với tia cực tím và bức xạ ion hoá. Sửa chữa DNA tối là khả năng của tế bào để loại bỏ bất kỳ sự thay đổi gây bệnh trong deoxyribonucleic acid. Nhưng cần phải nói rằng đây không còn là quá trình quang hóa, không giống như phục hồi ánh sáng.

Cơ chế "tối" loại bỏ thiệt hại

Quan sát của vi khuẩn cho thấy một thời gian sau khi cơ thể đơn bào nhận được một phần của tia cực tím, do đó một số phần của DNA đã bị hư hỏng, tế bào điều chỉnh quá trình nội bộ của nó theo một cách nhất định. Kết quả là, một mảnh DNA đã sửa đổi chỉ đơn giản là cắt bỏ khỏi chuỗi chung. Các khoảng trống kết quả được lấp đầy với các chất liệu cần thiết từ các axit amin. Nói cách khác, sự tái tổng hợp DNA được thực hiện. Sự khám phá của các nhà khoa học về hiện tượng như vậy là sửa chữa mô đen là một bước khác để nghiên cứu khả năng bảo vệ tuyệt vời của động vật và cơ thể con người.

Làm thế nào là hệ thống bồi thường

Các thí nghiệm cho thấy cơ chế phục hồi và sự tồn tại của khả năng này được tiến hành với sự trợ giúp của các sinh vật đơn bào. Nhưng các quá trình sửa chữa là cố hữu trong các tế bào sống của động vật và con người. Một số người bị chứng xeroderma sắc tố. Bệnh này là do sự thiếu khả năng của các tế bào để tái tổ hợp DNA bị hư hỏng. Xeroderma được thừa hưởng. Hệ thống đền bù bao gồm những gì? Bốn enzyme mà quá trình sửa chữa được giữ lại là DNA-chelicase, -exonuclease, -polymerase và -ligase. Hợp chất đầu tiên trong số những hợp chất này có thể nhận biết được thiệt hại trong chuỗi phân tử của axit deoxyribonucleic. Ông không chỉ nhận ra, mà còn cắt xích ở đúng nơi để loại bỏ phân đoạn bị thay đổi của phân tử. Việc tự loại bỏ được thực hiện bằng cách sử dụng DNA-exonuclease. Tiếp theo, một phần mới của phân tử deoxyribonucleic acid được tổng hợp từ các axit amin để hoàn toàn thay thế đoạn bị hư hỏng. Vâng, các hợp âm cuối cùng của thủ tục sinh học phức tạp nhất này được thực hiện với sự trợ giúp của enzyme DNA ligase. Nó có trách nhiệm gắn các trang web tổng hợp vào các phân tử bị hư hỏng. Sau khi tất cả bốn enzyme đã làm công việc của họ, phân tử DNA được cập nhật hoàn toàn và tất cả các thiệt hại vẫn còn trong quá khứ. Đó là cách các cơ chế hoạt động trong tế bào sống.

Phân loại

Hiện tại, các nhà khoa học xác định các loại hệ thống sửa chữa sau đây. Chúng được kích hoạt tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau. Chúng bao gồm:

1. Kích hoạt lại.
2. Phục hồi tái tổ hợp.
3. Sửa chữa các dị tật.
4. Sửa chữa cắt bỏ.
5. Kết hợp các phân tử ADN không đồng nhất.

Tất cả các sinh vật đơn bào đều có ít nhất ba hệ thống enzyme. Mỗi người trong số họ có khả năng thực hiện quá trình phục hồi. Các hệ thống này bao gồm: trực tiếp, khắc nghiệt và tái diễn. Prokaryote là ba loại sửa chữa ADN. Đối với sinh vật nhân chuẩn, họ có cơ chế bổ sung được gọi là Miss-mathe và Sos-reparation. Sinh học đã nghiên cứu chi tiết tất cả các loại tự chữa bệnh của vật liệu di truyền của tế bào.

Cơ cấu các cơ chế bổ sung

Trao đổi trực tiếp là cách ít phức tạp nhất để loại bỏ những thay đổi bệnh lý trong DNA. Nó được thực hiện bởi các enzym đặc biệt. Nhờ đó, sự phục hồi cấu trúc của phân tử DNA xảy ra rất nhanh. Về nguyên tắc, quá trình tiến hành trong một giai đoạn. Một trong những enzyme được mô tả ở trên là methyltransferase O6-methylguanine-DNA. Hệ thống cắt bỏ chất thải là một loại tự chữa bệnh của axit deoxyribonucleic, bao gồm việc cắt các axit amin bị thay đổi và sau đó thay thế chúng bằng những miếng vá được tổng hợp mới. Quá trình này đã được thực hiện trong một vài giai đoạn. Trong quá trình sửa chữa DNA sau replicative, những khoảng trống trong cấu trúc của phân tử này có thể được hình thành thành một chuỗi duy nhất. Chúng được đóng lại với sự trợ giúp của protein RecA. Hệ thống sửa chữa sau replicative là duy nhất ở chỗ không có giai đoạn trong quá trình nhận ra những thay đổi gây bệnh.

Ai chịu trách nhiệm về cơ chế phục hồi?

Cho đến nay, các nhà khoa học biết rằng một sinh vật đơn giản, giống như E. coli, có ít nhất một nửa số gen có trách nhiệm tự sửa chữa. Mỗi gen thực hiện một số chức năng nhất định. Chúng bao gồm: công nhận, loại bỏ, tổng hợp, gắn kết, xác định tác động của tia cực tím và như vậy. Thật không may, bất kỳ gen nào, bao gồm cả những gen chịu trách nhiệm cho quá trình sửa chữa trong tế bào, đều bị biến đổi. Nếu điều này xảy ra, chúng kích hoạt các đột biến thường xuyên hơn trong tất cả các tế bào của cơ thể.

Hơn là nguy hiểm để làm hỏng DNA

Mỗi ngày, DNA của tế bào của chúng ta bị phơi nhiễm với nguy cơ thiệt hại và thay đổi bệnh lý. Điều này góp phần vào các yếu tố môi trường như bức xạ cực tím, phụ gia thực phẩm, hóa chất, thay đổi nhiệt độ, từ trường, nhiều căng thẳng gây ra một số quá trình trong cơ thể và nhiều hơn nữa. Nếu cấu trúc DNA bị phá vỡ, nó có thể gây ra đột biến tế bào nặng, và có thể dẫn đến ung thư trong tương lai. Đó là lý do tại sao cơ thể có một bộ các biện pháp được thiết kế để chống lại những thiệt hại đó. Thậm chí nếu các enzyme không thể trả lại DNA với hình dạng ban đầu, hệ thống sửa chữa sẽ hoạt động để giảm thiểu thiệt hại.

Tái tổ hợp homologous

Hãy xem nó là gì. Sự kết hợp lại là việc trao đổi chất liệu di truyền trong quá trình tách và liên kết các phân tử của axit deoxyribonucleic. Trong trường hợp sự gián đoạn xảy ra trong DNA, quá trình tái tổ hợp tương đồng bắt đầu. Trong quá trình đó, các phân tử của hai phân tử được trao đổi. Do đó, cấu trúc ban đầu của axit deoxyribonucleic được khôi phục chính xác. Trong một số trường hợp, sự xâm nhập DNA có thể xảy ra. Nhờ quá trình tái kết hợp, có thể tích hợp hai yếu tố không giống nhau này.

Cơ chế hồi phục và sức khoẻ của cơ thể

Việc đền đáp là một điều kiện không thể thiếu đối với hoạt động bình thường của cơ thể. Tiếp xúc hàng ngày và hàng giờ với các mối đe dọa về sự phá huỷ ADN và đột biến, cấu trúc đa bào thích nghi và tồn tại. Đây cũng là do hệ thống bồi thường đã được thiết lập. Việc thiếu khả năng phục hồi bình thường gây ra bệnh, đột biến và các bất thường khác. Chúng bao gồm các bệnh lý phát triển, ung thư và thậm chí lão hóa. Các bệnh di truyền do rối loạn bồi thường có thể dẫn đến các khối u ác tính nghiêm trọng và các dị thường khác của cơ thể. Hiện nay một số bệnh do sự hỏng hóc của hệ thống sửa chữa DNA đã được xác định. Đó là, ví dụ như các bệnh lý như hội chứng cocaine, xeroderma, ung thư ruột kết ruột kết, chứng loạn dưỡng phân liệt ba lần và một số bệnh ung thư.