Jedna obecná charakteristika živých buněk je, že se dělí. Než se z jedné buňky stanou dvě, musí si vytvořit kopii své DNA nebo deoxyribonukleové kyseliny, která obsahuje její genetickou informaci. Eukaryotické buňky ukládají DNA v chromozomech uzavřených v membránách buněčného jádra. Bez více počátků replikace by replikace trvala mnohem déle a zpomalila by buněčný růst.
DNA 101
DNA je molekula s dlouhým řetězcem s páteří střídajících se skupin cukru a fosfátů. Jedna ze čtyř nukleotidových bází - kruhové molekuly obsahující dusík - visí u každé skupiny cukru. Dva řetězce DNA tvoří strukturu dvojité šroubovice, ve které se báze v každém místě cukru váže na svou komplementární bázi na sesterském řetězci. Povolena jsou pouze určitá párování, takže pokud identifikujete základnu na jednom řetězci, znáte základnu ve stejné poloze na druhém řetězci.
Chromozomy
U eukaryot jsou chromozomy válcovité struktury chromatinu, což je směs proteinů DNA a histonů. Lidské buňky mají 23 párů chromozomů, jeden párový člen od každého rodiče. Lidský chromozom obsahuje asi 150 milionů párů bází. Chromatin je pevně složený, aby stlačil DNA tak, aby se vešla do buňky. Pokud byste rozložili konec na konec veškeré DNA v lidské buňce, měřilo by to asi 6 stop. Aby došlo k replikaci, musí být spirála DNA rozbalena těsně před kopírováním.
Replikace
Eukaryotické buňky střídají růst a dělení a DNA se replikuje během růstové fáze. DNA vstupuje do uvolněného stavu, který umožňuje přístup DNA polymerázy, enzymu, který kopíruje každé vlákno. Další enzym, helikáza, nejprve odděluje dva porosty v oblasti zvané počátek replikace. Každé vlákno slouží jako templát pro nové vlákno s komplementární sekvencí nukleotidových bází. Replikační bublina obklopující molekulu polymerázy se během operace kopírování pohybuje podél každého řetězce DNA. Staré a nové prameny se zipují v zadní části bubliny.
Požadavky na načasování
DNA polymeráza může přepisovat eukaryotické chromozomy rychlostí asi 50 párů bází za sekundu. Pokud by chromozom měl jen jeden počátek replikace, trvalo by asi měsíc zkopírovat jednu šroubovici DNA. Použitím více původů může buňka replikovat spirálu přibližně za hodinu, což je 720násobné zrychlení. Během procesu více replikačních bublin na každém chromozomu chrlí malé délky DNA, které se pak spojí dohromady a vytvoří hotový produkt. Výhodou více původů je, že umožňuje relativně rychlé dělení buněk a růst organismu. Například by lidská matka musela před porodem nést plod po dobu 540 let, pokud by musela záviset na jednom původu replikace na každém chromozomu.