Jedna od općih karakteristika živih stanica je da se dijele. Prije nego što se jedna stanica može pretvoriti u dvije, stanica mora napraviti kopiju svoje DNA ili deoksiribonukleinske kiseline koja sadrži njezine genetske informacije. Eukariotske stanice pohranjuju DNA u kromosomima zatvorenim unutar membrana stanične jezgre. Bez podrijetla višestruke replikacije, replikacija bi trajala puno duže i usporila rast stanica.
DNA 101
DNA je molekula dugog lanca s okosnicom izmjeničnih skupina šećera i fosfata. Jedna od četiri nukleotidne baze - molekule u obliku prstena koje sadrže dušik - visi sa svake skupine šećera. Dvije niti DNA tvore dvostruku spiralnu strukturu u kojoj se baza na svakom mjestu šećera veže za svoju komplementarnu bazu na sestrinskom lancu. Dopuštena su samo određena uparivanja, pa ako identificirate bazu na jednom pramenu, znate bazu na istom položaju na drugom pramenu.
Kromosomi
U eukariota su kromosomi cilindrične strukture kromatina, koji je smjesa proteina DNA i histona. Ljudske stanice imaju 23 para kromosoma, po jedan član od svakog roditelja. Ljudski kromosom sadrži oko 150 milijuna baznih parova. Kromatin je čvrsto presavijen da stisne DNK tako da stane u stanicu. Ako biste postavili kraj do kraja svu DNK u ljudskoj stanici, ona bi iznosila oko 6 stopa. Da bi se replikacija mogla dogoditi, DNA spirala mora se razmotati neposredno prije kopiranja.
Replikacija
Stanice eukariota izmjenjuju se između rasta i diobe, a DNA se replicira tijekom faze rasta. DNA ulazi u opušteno stanje koje omogućuje pristup DNA polimerazi, enzimu koji kopira svaki lanac. Drugi enzim, helikaza, prvo razdvaja dvije sastojine u regiji koja se naziva replikacijskim podrijetlom. Svaki lanac služi kao predložak za novi lanac s komplementarnim slijedom nukleotidnih baza. Replikacijski mjehur koji okružuje molekulu polimeraze kreće se duž svakog lanca DNA tijekom postupka kopiranja. Stari i novi pramenovi spajaju se na stražnjem dijelu mjehurića.
Zahtjevi vremena
DNA polimeraza može transkribirati eukariotske kromosome brzinom od oko 50 baznih parova u sekundi. Da je kromosom imao samo jedno podrijetlo replikacije, trebalo bi otprilike mjesec dana da se kopira jedna DNK spirala. Korištenjem više podrijetla, stanica može replicirati zavojnicu za otprilike sat vremena, što je 720-struko ubrzanje. Tijekom postupka, višestruki replikacijski mjehurići na svakom kromosomu izbacuju male duljine DNA koje se zatim spajaju da bi se dobio gotov proizvod. Prednost višestrukog podrijetla je u tome što omogućuje relativno brzu diobu stanica i rast organizma. Na primjer, ljudska bi majka morala roditi fetus 540 godina prije poroda ako bi trebala ovisiti o jednom izvoru replikacije na svakom kromosomu.
