Polymerase ist ein Enzymtyp, der in Zellen vorkommt und an der Polymerisation eines Polynukleotids oder der Bildung von DNA- oder RNA-Molekülen beteiligt ist. Enzyme sind komplexe Proteine, die an chemischen Reaktionen innerhalb der Zellen teilnehmen, während sie nach der Reaktion unverändert bleiben. Die meisten Enzyme reduzieren die Energiemenge, die für den Ablauf der Reaktion benötigt wird, die als Aktivierungsenergie bezeichnet wird. Diese Arten von Enzymen werden als Katalysatoren bezeichnet.
DNA und RNA bestehen aus langen Nukleotidsträngen. Konkret besteht die DNA aus Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. RNA wird aus Strängen von Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil anstelle von Thymin gebildet. Die Polymerase-Enzyme reduzieren die Energie, die benötigt wird, um die Bindungen zwischen den Nukleotiden zu bilden, und ermöglichen so die Produktion größerer Moleküle. Es gibt verschiedene Arten von Polymerasen, aber alle sind an Reaktionen beteiligt, die entweder mit DNA oder RNA arbeiten.
Es gibt eine Vielzahl von DNA-Polymerasen, von denen jede eine eigene Rolle hat. DNA-Polymerase I, II, III und IV spielen alle eine Rolle bei der Synthese eines DNA-Moleküls. DNA Pol III ist das Hauptenzym, das an der DNA-Replikation beteiligt ist. DNA Pol II ist das Enzym, das an der DNA-Reparatur beteiligt ist, während DNA Pol I eine Rolle bei der Synthese des DNA-Moleküls und beim Korrekturlesen auf Fehler spielt, nachdem DNA Pol III das neue Molekül geschaffen hat.
Die Polymerasen haben eine hohe Genauigkeit, jedoch können im genetischen Code Fehler auftreten, die Mutationen in den Zellen und im Organismus verursachen können. Das Korrekturlesen wird durchgeführt, während das DNA-Molekül repliziert wird, und wenn ein Fehler gefunden wird, kann DNA Pol 1 die Korrektur vornehmen. Wenn keine Replikation stattfindet, scannt DNA Pol II die Moleküle, um nach Fehlern oder Lücken zu suchen, die im Laufe der Zeit aufgetreten sein könnten. DNA Pol IV oder die SOS-Reparatur-Polymerase kommt nur in bakteriellen Systemen vor und ist eine mögliche Theorie hinter der bakteriellen Evolution.
Wie bei der DNA-Polymerase gibt es auch mehrere RNA-Polymerasen. RNA-Polymerase I, II und III oder Pol I, II und III existieren in mehrzelligen Organismen höherer Ebene. Jede Polymerase ist für die Transkription eines bestimmten Abschnitts der DNA während der Transkription verantwortlich.
Pol I transkribiert die Gene, die einen Teil des Ribosoms kodieren. Ribosomen sind die Organellen, in denen die Transkription innerhalb der Zellen stattfindet, und jede besteht aus einer großen und einer kleinen Untereinheit. Die von Pol I transkribierten Gene produzieren die große Untereinheit und einen Teil der kleinen Untereinheit. Pol II transkribiert die Gene für Boten-RNA, mRNA, und Pol III transkribiert die Gene für Transfer-RNA, tRNA. mRNA ist die Matrize für die Translation oder die Erzeugung neuer Proteine, und tRNA trägt einzelne Aminosäuren zum Ribosom und mRNA, um sie zu einer größeren Kette zu verbinden, um das Protein zu bilden.