Et generelt kendetegn ved levende celler er, at de deler sig. Inden en celle kan blive til to, skal cellen lave en kopi af dens DNA eller deoxyribonukleinsyre, som indeholder dens genetiske information. Eukaryote celler lagrer DNA i kromosomer lukket inde i membranerne i en cellekerne. Uden flere replikationsoprindelse ville replikering tage meget længere tid og bremse cellevæksten.
DNA 101
DNA er et langkædet molekyle med en rygrad af skiftende sukker- og fosfatgrupper. En af fire nukleotidbaser - ringformede molekyler indeholdende kvælstof - hænger væk fra hver sukkergruppe. To DNA-tråde danner en dobbelt helixstruktur, hvor basen på hvert sukkersted binder til sin komplementære base på søsterstrengen. Kun visse parringer er tilladt, så hvis du identificerer en base på en streng, kender du basen i samme position på den anden streng.
Kromosomer
I eukaryoter er kromosomer cylindriske strukturer af kromatin, som er en blanding af DNA og histonproteiner. Humane celler har 23 par kromosomer, et par medlem fra hver forælder. Et humant kromosom indeholder omkring 150 millioner basepar. Kromatinet foldes tæt for at komprimere DNA'et, så det passer ind i en celle. Hvis du lagde ende for at afslutte alt DNA i en menneskelig celle, ville det måle ca. 6 fod. For at replikering kan forekomme, skal DNA-helixen vikles af lige før kopiering.
Replikation
Eukaryote celler skifter mellem vækst og division, og DNA replikeres i vækstfasen. DNA'et går ind i en afslappet tilstand, der tillader adgang med DNA-polymerase, det enzym, der kopierer hver streng. Et andet enzym, helicase, adskiller først de to stande i en region kaldet replikationsoprindelse. Hver streng tjener som en skabelon til en ny streng med en komplementær sekvens af nukleotidbaser. En replikationsboble, der omgiver polymerasemolekylet, bevæger sig langs hver DNA-streng under kopieringsoperationen. De gamle og nye tråde lynlås sammen bag på boblen.
Krav til timing
DNA-polymerase kan transkribe eukaryote kromosomer med en hastighed på ca. 50 basepar per sekund. Hvis kromosomet kun havde en enkelt replikationsoprindelse, ville det tage cirka en måned at kopiere en DNA-helix. Ved at bruge flere oprindelser kan cellen replikere en helix på cirka en time, en 720 gange hurtigere hastighed. Under processen kæmper flere replikationsbobler på hvert kromosom små DNA-længder, der derefter splejses sammen for at danne det færdige produkt. Fordelen ved flere oprindelser er, at det tillader relativt hurtig celledeling og organisme vækst. For eksempel ville en menneskelig mor være nødt til at bære et foster i 540 år før hun fødte, hvis hun skulle være afhængig af en enkelt replikationsstart på hvert kromosom.
