Дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) е силно стабилната молекула с двойна спирала, която съдържа генетичния материал на живота. Причината ДНК да е толкова стабилна е, че е изградена от две взаимно допълващи се нишки и основите, които ги свързват. Усуканата структура на ДНК възниква от захарни фосфатни групи, съединени от силни ковалентни връзки, и хиляди по-слаби водородни връзки, които се присъединяват към двойките нуклеотидни основи аденин и тимин, и цитозин и гуанин, съответно.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Ензимът хеликаза може да отдели плътно свързаната молекула на двойна спирала на ДНК, което позволява репликация на ДНК.
Необходимостта от разделяне на ДНК вериги
Тези плътно обвързани нишки могат да бъдат физически разкъсани, но те отново биха се присъединили към двойна спирала поради връзките си. По същия начин топлината може да накара двете нишки да се разделят или да се „стопят“. Но за да могат клетките да се делят, ДНК трябва да се репликира. Това означава, че трябва да има начин за отделяне на ДНК, за да се разкрие нейният генетичен код и да се направят нови копия. Това се нарича репликация.
Работата на ДНК хеликаз
Преди клетъчното делене започва репликацията на ДНК. Инициаторните протеини започват да разгръщат част от двойната спирала, почти като цип, който се разархивира. Ензимът, който може да изпълни тази работа, се нарича ДНК хеликаза. Тези ДНК хеликази разархивират ДНК там, където трябва да бъде синтезирана. Хеликазите правят това, като разрушават водородните връзки на двойката нуклеотидни основи, които държат двете вериги на ДНК заедно. Това е процес, който използва енергията на молекулите на аденозин трифосфат (АТФ), които захранват всички клетки. Единичните нишки нямат право да се връщат в суперспирално състояние. Всъщност ензимната гираза стъпва и отпуска спиралата.
ДНК репликация
След като двойките основи бъдат разкрити от ДНК хеликазата, те могат да се свържат само с техните допълващи основи. Следователно всяка полинуклеотидна верига осигурява шаблон за нова, допълваща се страна. В този момент ензимът, известен като примаза, започва репликация на къс сегмент или праймер.
В праймерния сегмент ензимът ДНК полимераза полимеризира оригиналната ДНК верига. Той работи в областта, където ДНК се развива, наречена репликационна вилица. Нуклеотидите се полимеризират, започвайки от единия край на нуклеотидната верига и синтезът протича само в една посока на веригата („водещата“ верига). Новите нуклеотиди се присъединяват към разкритите бази. Аденин (А) се свързва с тимин (Т), а цитозин (С) се свързва с гуанин (G). За другото направление могат да се синтезират само къси парчета и те се наричат фрагменти на Оказаки. Ензимната ДНК лигаза навлиза и завършва „изоставащата“ верига. Ензимите „коригират“ репликираната ДНК и премахват 99 процента от всички открити грешки. Новите вериги 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 сама, а по-скоро запазва генетичната информация, която да бъде предадена на нови клетки и потомци. Високоефективният ензим хеликаза позволява разпадането на изключително намотаната ДНК молекула, така че животът да може да продължи.