Deoxyribonukleová kyselina (DNA) je vysoce stabilní molekula s dvojitou spirálou, která obsahuje genetický materiál života. Důvodem, proč je DNA tak stabilní, je to, že je vyrobena ze dvou komplementárních řetězců a bází, které je spojují. Zkroucená struktura DNA vzniká ze skupin fosfátů cukru, které jsou spojeny silnými kovalentními vazbami a tisíci slabší vodíkové vazby, které spojují nukleotidové páry bází adenin a thymin a cytosin a guanin, resp.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Enzym helikáza může oddělit pevně vázanou molekulu dvojité šroubovice DNA, což umožňuje replikaci DNA.
Potřeba oddělit řetězce DNA
Tyto pevně vázané prameny lze fyzicky oddělit, ale kvůli jejich vazbám by se znovu spojily do dvojité šroubovice. Podobně může teplo způsobit, že se dva prameny oddělí nebo „roztaví“. Aby se však buňky mohly rozdělit, je třeba replikovat DNA. To znamená, že musí existovat způsob oddělení DNA, aby se odhalil její genetický kód, a vytváření nových kopií. Tomu se říká replikace.
Práce DNA Helicase
Před buněčným dělením začíná replikace DNA. Iniciátorové proteiny začínají odvíjet část dvojité šroubovice, téměř jako rozepnutý zip. Enzym, který může vykonávat tuto práci, se nazývá DNA helikáza. Tyto DNA helikázy rozbalují DNA tam, kde je třeba ji syntetizovat. Helikázy to dělají rozbitím vodíkových vazeb nukleotidového páru bází, které drží dva řetězce DNA pohromadě. Jedná se o proces, který využívá energii molekul adenosintrifosfátu (ATP), které pohánějí všechny buňky. Jednotlivým řetězcům není dovoleno vrátit se do stavu nadšroubovice. Ve skutečnosti enzym gyráza zasahuje a uvolňuje spirálu.
Replikace DNA
Jakmile jsou páry bází odhaleny DNA helikázou, mohou se spojit pouze se svými komplementárními bázemi. Proto každý polynukleotidový řetězec poskytuje šablonu pro novou, komplementární stranu. V tomto okamžiku enzym známý jako primáza nastartuje replikaci na krátkém segmentu neboli primeru.
V segmentu primeru polymeruje DNA polymeráza původního řetězce DNA. Funguje v oblasti odvíjení DNA, která se nazývá replikační vidlice. Nukleotidy jsou polymerizovány počínaje na jednom konci nukleotidového řetězce a syntéza probíhá pouze v jednom směru řetězce („vedoucí“ řetězec). Nové nukleotidy se připojují k odhaleným základnám. Adenin (A) se spojuje s tyminem (T) a cytosin (C) se spojuje s guaninem (G). U druhého vlákna lze syntetizovat pouze krátké kousky, které se nazývají fragmenty Okazaki. Enzym DNA ligáza vstupuje a dokončuje „zaostávající“ vlákno. Enzymy „korigují“ replikovanou DNA a odstraňují 99 procent všech nalezených chyb. Nové řetězce DNA obsahují stejné informace jako mateřské řetězce. Jedná se o pozoruhodný proces, který se neustále vyskytuje v mnoha milionech buněk.
Díky své silné vazbě a stabilitě se DNA nemůže jednoduše rozpadnout sama o sobě, ale spíše zachovává genetickou informaci, aby byla předána novým buňkám a potomkům. Vysoce účinný enzym helikáza umožňuje rozpad ohromně stočené molekuly DNA, takže život může pokračovat.
