A dezoxiribonukleinsav vagy DNS tartalmazza az egyik generációról a másikra átadott genetikai információt. A testedben minden sejt tartalmaz legalább egy teljes genetikai komplementet, 23 különböző kromoszómában elhelyezve. Valójában a celláid többségének két halmaza van, mindegyik szülőtől egy. Mielőtt egy sejt fel tud osztódni, pontosan meg kell ismételnie a DNS-ét, hogy minden leánysejt teljes és helyes genetikai információt kapjon. A DNS-replikáció egy korrektúra-eljárást tartalmaz, amely segít a pontosság biztosításában.
DNS felépítése
A DNS egy hosszú molekula, amelynek gerincét váltakozó cukor- és foszfátcsoportok alkotják. A négy nukleotidbázis egyike - adenin (A), guanin (G), citozin (C) és timin (T) - mindegyik cukoregységről lóg. A négy bázis szekvenciája létrehozza a fehérjék előállításának genetikai kódját. Két DNS-szál nukleotidjai kötődnek egymáshoz, hogy kialakítsák az ismert kettős spirálszerkezetet. Az alap párosítási szabályok megkövetelik, hogy A csak T-vel, C pedig G-vel kötődjön. A cellának a replikáció során be kell tartania ezeket a párosítási szabályokat a pontosság fenntartása és a mutációk elkerülése érdekében.
Replikáció
A replikáció félkonzervatív: az újonnan replikált spirálok eredeti és újonnan szintetizált szálakat tartalmaznak. Az eredeti szál sablonként szolgál az új szál létrehozásához. A Helicase enzimek kibontják a kettős spirál szerkezetét, hogy leleplezzék a két sablonszálat. A DNS-polimeráz enzim felelős azért, hogy minden nukleotidot leolvasjon egy templát szálon, és a komplementer bázist hozzáadja a megnyújtó új szálhoz. Például, amikor a polimeráz egy G-bázissal találkozik egy sablonszálon, az új szálhoz hozzáad egy C-bázist tartalmazó cukor-foszfát egységet.
Lektorálás
A DNS-polimeráz figyelemre méltó enzim. Nem csak egy-egy bázist állít össze új DNS-szálakat, hanem menet közben az új szálat is lektorálja. Az enzim képes hibás bázist észlelni az új szálon, biztonsági másolatot készíteni egy cukoregységről, kivágni a rossz bázist, kicserélni a megfelelő bázissal és folytatni a sablon szálának replikálását. A helytelen bázis kivágásának, az úgynevezett exonukleáz-aktivitás képessége beépül a DNS-polimeráz komplexekbe. A lektorálás körülbelül 99 százalékos pontosságot eredményez.
Nem megfelelő javítás
A pontos replikáció elég fontos ahhoz, hogy a sejtek kifejlesztettek egy másodlagos hibajavító mechanizmust, az úgynevezett DNS-hibahelyettesítést, hogy kijavítsák azokat a hibákat, amelyeket a DNS-polimeráz hiányzik. A javító gép az eltéréseket azáltal észleli, hogy megvizsgálja a DNS spirálszerkezet deformitását. A Mut enzimcsalád eltérést észlel, azonosítja az újonnan lemásolt szálat, megfelelő helyet talál a szál hasítására és eltávolítja az eltérést tartalmazó részt. A DNS-polimeráz ezután újra szintetizálja az eltávolított részt. Ellentétben az egybázisú javítással, amelyet a DNS-polimeráz korrektúra közben hajt végre, a nem megfelelő javítási mechanizmus több ezer bázist pótolhat egy javítás elvégzéséhez.