DNA-molekyyli on tutkimus monimutkaisesta yksinkertaisuudesta. Tämä molekyyli on elintärkeä proteiinien luomiseksi, jotka vaikuttavat melkein kaikkiin kehosi osa-alueisiin, mutta vain harvat rakennuspalikat muodostavat DNA: n kaksoiskierre-rakenteen. DNA-replikaatiossa spiraali hajoaa toisistaan muodostaen kaksi uutta molekyyliä. Vaikka yksi entsyymi katalysoi replikaatioprosessia, useilla muilla entsyymeillä on myös merkitys uuden DNA-molekyylin muodostumisessa.
Päästä alkuun
DNA-replikaatiota katalysoivaa entsyymiä kutsutaan DNA-polymeraasiksi. Ennen kuin DNA-polymeraasi voi aloittaa työnsä, on löydettävä lähtökohta replikaatiolle ja kaksoiskierre on jaettava toisistaan ja kelattava. Entsyymihelikaasi suorittaa molemmat nämä tehtävät. Helikaasientsyymi löytää täplän DNA-molekyylistä, jota kutsutaan replikaation aloituskohdaksi, ja purkaa juosteen. DNA-polymeraasientsyymit voivat sitten sitoutua avoimiin puolisäikeisiin. Kun DNA-polymeraasi alkaa toimia, helikaasi liikkuu edelleen säikeestä alas purkaen molekyylin vetämällä sitä eteenpäin.
Yhdistetään
DNA: n tikkaat pylväät koostuvat nukleotidipareista. Adeniini pariutuu tymiinin kanssa, kun taas guaniini pariutuu sytosiinin kanssa. Kun helicase avaa säikeet, nämä parit jakautuvat. Uuden DNA-molekyylin muodostamiseksi säikeille on tehtävä uudet parit. DNA-polymeraasi kulkee avoimia säikeitä pitkin lisäämällä uusia nukleotideja kulkiessaan. Jokainen vanhan juosteen adeniini saa uuden tymiinin, jokainen vanha guaniini saa uuden sytosiinin ja päinvastoin.
Työskentely hyvin muiden kanssa
DNA-polymeraasi voi saada suurimman osan huomiosta DNA-replikaatiossa, mutta ilman kahta muuta entsyymiä DNA: n avoimet säikeet menettäisivät rakenteensa. Kun helikaasi jakaa DNA-molekyylin, juoste on vaarassa napsahtaa takaisin tiukkaan kelaan. Estääksesi säikeiden muodostumisen sotkeutumiseksi, jonka solmut pysäyttäisivät replikointiprosessin, topoisomeraasi pyrkii pitämään säikeet suorina. DNA-polymeraasi tarvitsee myös vähän apua etsiäksesi mistä aloittaa. Itse asiassa se ei löydä työpaikkaansa ilman primase-apua. DNA-polymeraasi ei tunnista replikaation aloituskohtaa, ennen kuin primaasi on sitoutunut lähtöpisteeseen ja tekee alukkeen kahdeksasta 10 nukleotidiin. Kun DNA-polymeraasi löytää primaasin tekemän alukkeen, työ voidaan aloittaa.
Liittyminen
DNA-polymeraasi toimii sujuvasti yhdessä replikaation suunnassa, mutta ei yhtä hyvin toiseen suuntaan ja tarvitsee toisen entsyymin korvaamaan tämän. Yhden juosteen varrella uusi DNA-molekyyli on kiinteä jono uusia nukleotideja, mutta toisaalta uudet nukleotidit luodaan lyhyinä segmentteinä alukkeella kunkin alussa segmentti. Näitä segmenttejä kutsutaan Okazaki-fragmenteiksi ja ne tarvitsevat entsyymiligaasia liittääkseen ne toisiinsa.