Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) είναι το εξαιρετικά σταθερό μόριο διπλής έλικας που περιλαμβάνει το γενετικό υλικό της ζωής. Ο λόγος που το DNA είναι τόσο σταθερό είναι ότι αποτελείται από δύο συμπληρωματικούς κλώνους και τις βάσεις που τα συνδέουν. Η στριμμένη δομή του DNA προκύπτει από ομάδες φωσφορικού σακχάρου που ενώνονται από ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς και χιλιάδες ασθενέστεροι δεσμοί υδρογόνου που ενώνουν τα νουκλεοτιδικά ζεύγη βάσεων αδενίνης και θυμίνης, και κυτοσίνης και γουανίνης, αντίστοιχα.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το ένζυμο ελικάσης μπορεί να διαχωρίσει το στενά συνδεδεμένο μόριο διπλής έλικας DNA, επιτρέποντας την αντιγραφή του DNA.
Η ανάγκη διαχωρισμού κλώνων DNA
Αυτά τα στενά συνδεδεμένα σκέλη μπορούν να διαχωριστούν φυσικά, αλλά θα επανέλθουν ξανά σε διπλή έλικα λόγω των δεσμών τους. Παρομοίως, η θερμότητα μπορεί να προκαλέσει το διαχωρισμό ή την τήξη των δύο κλώνων. Αλλά για να χωριστούν τα κύτταρα, το DNA πρέπει να αναπαραχθεί. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει ένας τρόπος διαχωρισμού του DNA για να αποκαλυφθεί ο γενετικός του κώδικας και να δημιουργηθούν νέα αντίγραφα. Αυτό ονομάζεται αναπαραγωγή.
Η δουλειά του DNA Helicase
Πριν από την κυτταρική διαίρεση, αρχίζει η αντιγραφή του DNA. Οι πρωτεΐνες εκκίνησης αρχίζουν να ξεδιπλώνουν μέρος της διπλής έλικας, σχεδόν σαν ένα φερμουάρ. Το ένζυμο που μπορεί να εκτελέσει αυτήν την εργασία ονομάζεται ελικάση DNA. Αυτές οι ελικάσες DNA αποσυμπιέζουν το DNA όπου πρέπει να συντεθεί. Οι ελικάσες το κάνουν αυτό σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου ζευγών νουκλεοτιδίων που συγκρατούν τους δύο κλώνους του DNA. Είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί την ενέργεια των τριφωσφορικών αδενοσίνης (ATP), τα οποία τροφοδοτούν όλα τα κύτταρα. Τα μεμονωμένα σκέλη δεν επιτρέπεται να επιστρέψουν σε κατάσταση υπερ-κουλούρας. Στην πραγματικότητα, το ένζυμο γυράση μπαίνει και χαλαρώνει την έλικα.
Αναπαραγωγή DNA
Μόλις τα ζεύγη βάσεων αποκαλυφθούν από την ελικάση DNA, μπορούν να συνδεθούν μόνο με τις συμπληρωματικές βάσεις τους. Συνεπώς, κάθε κλώνος πολυνουκλεοτιδίου παρέχει ένα πρότυπο για μια νέα, συμπληρωματική πλευρά. Σε αυτό το σημείο, το ένζυμο που είναι γνωστό ως primase ξεκινά την αντιγραφή σε ένα μικρό τμήμα, ή ένα αστάρι.
Στο τμήμα εκκινητή, το ένζυμο ϋΝΑ πολυμεράση πολυμερίζει τον αρχικό κλώνο DNA. Λειτουργεί στην περιοχή όπου το DNA ξετυλίγεται, που ονομάζεται πιρούνι αναπαραγωγής. Τα νουκλεοτίδια πολυμερίζονται ξεκινώντας από το ένα άκρο της νουκλεοτιδικής αλυσίδας και η σύνθεση προχωρά σε μία μόνο κατεύθυνση του κλώνου (ο «οδηγός» κλώνος). Νέα νουκλεοτίδια ενώνουν τις αποκαλυφθείσες βάσεις. Η αδενίνη (Α) ενώνεται με θυμίνη (Τ) και η κυτοσίνη (C) ενώνεται με τη γουανίνη (G). Για το άλλο σκέλος, μπορούν να συντεθούν μόνο μικρά κομμάτια, και αυτά ονομάζονται θραύσματα Οκαζάκι. Το ένζυμο DNA λιγάση εισέρχεται και συμπληρώνει τον «καθυστερημένο» κλώνο. Τα ένζυμα «διορθώνουν» το αντιγραφόμενο DNA και αφαιρούν το 99 τοις εκατό τυχόν σφαλμάτων που βρέθηκαν. Οι νέοι κλώνοι του DNA περιέχουν τις ίδιες πληροφορίες με τον μητρικό κλώνο. Αυτή είναι μια αξιοσημείωτη διαδικασία, που συμβαίνει συνεχώς σε πολλά εκατομμύρια κύτταρα.
Λόγω του ισχυρού δεσμού και της σταθερότητάς του, το DNA δεν μπορεί απλά να διαλυθεί από μόνο του, αλλά διατηρεί γενετικές πληροφορίες που πρέπει να μεταδοθούν σε νέα κύτταρα και απογόνους. Η εξαιρετικά αποτελεσματική ελικάση του ενζύμου καθιστά δυνατή τη διάσπαση του εξαιρετικά περιτυλιγμένου μορίου DNA, έτσι ώστε η ζωή να μπορεί να συνεχιστεί.