Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Необходимостта от отделяне на нишките на ДНК
- Работата на ДНК Helicase
- ДНК репликация
Деоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) е силно стабилната, двойна спирална молекула, която съдържа генетичния материал на живота. Причината ДНК да е толкова стабилна е, че е изградена от две допълващи се нишки и основите, които ги свързват. Изкривената структура на ДНК възниква от захарно-фосфатни групи, съединени от силни ковалентни връзки, и хиляди по-слаби водородни връзки, които се присъединяват към нуклеотидните базови двойки съответно аденин и тимин и цитозин и гуанин.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
Ензимната хеликаза може да отдели плътно свързаната ДНК двойна спирална молекула, което позволява репликация на ДНК.
Необходимостта от отделяне на нишките на ДНК
Тези плътно завързани нишки могат да бъдат физически разединени, но те отново ще се присъединят към двойна спирала поради връзките си. По същия начин топлината може да доведе до разделяне или „разтопяване“ на двата направления. Но за да се разделят клетките, ДНК трябва да се репликира. Това означава, че трябва да има начин за отделяне на ДНК, за да се разкрие генетичният му код, и да се правят нови копия. Това се нарича репликация.
Работата на ДНК Helicase
Преди клетъчното делене започва репликацията на ДНК. Инициаторните протеини започват да разгръщат част от двойната спирала, почти като цип се разкопчава. Ензимът, който може да изпълни тази работа, се нарича ДНК хеликаза. Тези ДНК хеликази дезактивират ДНК там, където трябва да се синтезира. Хеликазите правят това чрез разрушаване на нуклеотидната основна двойка водородни връзки, които държат двете нишки на ДНК заедно. Това е процес, който използва енергията на молекулите на аденозин трифосфат (АТФ), които захранват всички клетки. Не е позволено отделните нишки да се върнат в състояние на супер покритие. Всъщност ензимът гираза влиза и отпуска спиралата.
ДНК репликация
След като базовите двойки се разкрият от ДНК хеликазата, те могат да се свързват само със своите допълващи се бази. Следователно всеки полинуклеотиден кичур предоставя шаблон за нова, допълваща се страна. В този момент ензимът, известен като примата, започва репликация на къс сегмент или праймер.
В сегмента на праймера ензимната ДНК полимераза полимеризира оригиналната верига на ДНК. Той работи в зоната, където се развива ДНК, наречена вилица за репликация. Нуклеотидите се полимеризират, започвайки в единия край на нуклеотидната верига и синтезата протича само в една посока на нишката ("водещата" верига). Новите нуклеотиди се присъединяват към разкритите основи. Аденин (А) се съединява с тимин (Т), а цитозин (С) се присъединява към гуанин (G). За другото направление могат да се синтезират само къси парчета, които се наричат фрагменти от Okazaki. Ензимната ДНК лигаза навлиза и допълва „изоставащата“ верига. Ензимите „проверяват“ репликираната ДНК и премахват 99 процента от всички намерени грешки. Новите нишки на ДНК съдържат същата информация като родителската верига. Това е забележителен процес, непрекъснато протичащ в много милиони клетки.
Поради силната си връзка и стабилност, ДНК не може просто да се разпадне самостоятелно, а по-скоро запазва генетичната информация, която трябва да бъде предадена на нови клетки и потомци. Високоефективната ензимна хеликаза прави възможно разпадането на изключително навитата молекула на ДНК, така че животът да може да продължи.