Deoksiribonukleiinihappo (DNA) on erittäin vakaa, kaksoiskierre-molekyyli, joka sisältää elämän geneettisen materiaalin. Syy siihen, että DNA on niin vakaa, on se, että se on valmistettu kahdesta komplementaarisesta säikeestä ja niitä yhdistävistä emäksistä. DNA: n kiertynyt rakenne syntyy sokerifosfaattiryhmistä, joihin on liittynyt vahvat kovalenttiset sidokset, ja tuhansista heikommat vetysidokset, jotka yhdistävät adeniinin ja tymiinin sekä sytosiinin ja guaniinin nukleotidiemäsparit, vastaavasti.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Entsyymihelikaasi voi erottaa tiiviisti sitoutuneen DNA: n kaksoiskierre-molekyylin, mikä mahdollistaa DNA: n replikaation.
Tarve erottaa DNA-juosteet
Nämä tiukasti sidotut säikeet voidaan vetää fyysisesti erilleen, mutta ne liittyisivät uudelleen kaksoiskierteeseen sidostensa vuoksi. Samoin lämpö voi saada nämä kaksi säiettä eroon tai "sulamaan". Mutta solujen hajoamiseksi DNA on replikoitava. Tämä tarkoittaa, että on oltava tapa erottaa DNA geneettisen koodin paljastamiseksi ja tehdä uusia kopioita. Tätä kutsutaan replikaatioksi.
DNA Helicasen työ
Ennen solujen jakautumista DNA-replikaatio alkaa. Aloitusproteiinit alkavat avata osan kaksoiskierteestä melkein kuin vetoketju. Entsyymiä, joka voi suorittaa tämän työn, kutsutaan DNA-helikaasiksi. Nämä DNA-helikaasit purkavat DNA: n vetoketjun siellä, missä se on syntetisoitava. Helikaasit tekevät tämän rikkomalla nukleotidiemäsparin vetysidokset, jotka pitävät DNA: n kahta säikettä yhdessä. Se on prosessi, joka käyttää adenosiinitrifosfaatti (ATP) -molekyylien energiaa, joka käyttää kaikkia soluja. Yksittäisiä säikeitä ei saa palata supersäästettyyn tilaan. Itse asiassa entsyymi gyrase astuu sisään ja rentouttaa helixiä.
DNA kopiointi
Kun DNA-helikaasi paljastaa emäsparit, ne voivat sitoutua vain komplementaarisiin emäksiinsä. Siksi kukin polynukleotidijuoste tarjoaa mallin uudelle, komplementaariselle puolelle. Tässä vaiheessa entsyymi, joka tunnetaan nimellä primaasi, aloittaa replikaation lyhyellä segmentillä tai alukkeella.
Alukesegmentissä entsyymi-DNA-polymeraasi polymeroi alkuperäisen DNA-juosteen. Se toimii alueella, jolla DNA purkautuu, jota kutsutaan replikaatiohaarukaksi. Nukleotidit polymeroidaan alkaen nukleotidiketjun toisesta päästä, ja synteesi etenee vain juosteen yhteen suuntaan ("johtava" juoste). Uudet nukleotidit liittyvät paljastuneisiin emäksiin. Adeniini (A) liittyy tymiiniin (T) ja sytosiini (C) liittyy guaniiniin (G). Toiselle säikeelle voidaan syntetisoida vain lyhyitä paloja, ja niitä kutsutaan Okazaki-fragmenteiksi. Entsyymi-DNA-ligaasi tulee ja vie loppuun "viivästyneen" juosteen. Entsyymit "oikolukevat" replikoidun DNA: n ja poistavat 99 prosenttia löydetyistä virheistä. Uudet DNA-säikeet sisältävät samat tiedot kuin emäsäike. Tämä on merkittävä prosessi, jota esiintyy jatkuvasti monissa miljoonissa soluissa.
Vahvan sitoutumisen ja vakauden vuoksi DNA ei voi yksinkertaisesti hajota yksin, vaan pikemminkin säilyttää geneettisen tiedon välitettäväksi uusille soluille ja jälkeläisille. Erittäin tehokas entsyymihelikaasi tekee mahdolliseksi hajottaa valtavasti kelautuneen DNA-molekyylin, jotta elämä voi jatkua.
