L'acido desossiribonucleico (DNA) è la molecola a doppia elica altamente stabile che costituisce il materiale genetico della vita. Il motivo per cui il DNA è così stabile è che è composto da due filamenti complementari e dalle basi che li collegano. La struttura contorta del DNA deriva da gruppi fosfato di zucchero uniti da forti legami covalenti e migliaia di legami idrogeno più deboli che uniscono le coppie di basi nucleotidiche di adenina e timina e citosina e guanina, rispettivamente.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
L'enzima elicasi può separare la molecola della doppia elica del DNA strettamente legata, consentendo la replicazione del DNA.
La necessità di separare i filamenti di DNA
Questi fili strettamente legati possono essere separati fisicamente, ma si riunirebbero nuovamente in una doppia elica a causa dei loro legami. Allo stesso modo, il calore può far separare o "sciogliere" i due fili. Ma affinché le cellule si dividano, il DNA deve essere replicato. Ciò significa che deve esserci un modo per separare il DNA per rivelare il suo codice genetico e creare nuove copie. Questo è chiamato replica.
Il lavoro del DNA Helicase
Prima della divisione cellulare, inizia la replicazione del DNA. Le proteine iniziatrici iniziano a dispiegare parte della doppia elica, quasi come una cerniera che si apre. L'enzima che può svolgere questo lavoro è chiamato DNA elicasi. Queste DNA elicasi decomprimono il DNA dove deve essere sintetizzato. Le elicasi lo fanno rompendo i legami idrogeno della coppia di basi nucleotidiche che tengono insieme i due filamenti di DNA. È un processo che utilizza l'energia delle molecole di adenosina trifosfato (ATP), che alimentano tutte le cellule. I singoli fili non possono tornare allo stato superavvolto. Infatti, l'enzima girasi interviene e rilassa l'elica.
Replicazione del DNA
Una volta che le coppie di basi vengono rivelate dall'elicasi del DNA, possono legarsi solo con le loro basi complementari. Pertanto ogni filamento polinucleotidico fornisce un modello per un nuovo lato complementare. A questo punto, l'enzima noto come primase avvia la replicazione su un breve segmento o primer.
Nel segmento del primer, l'enzima DNA polimerasi polimerizza il filamento di DNA originale. Funziona nell'area in cui si svolge il DNA, chiamata forcella di replicazione. I nucleotidi vengono polimerizzati a partire da un'estremità della catena nucleotidica e la sintesi procede in una sola direzione del filamento (il filamento "principale"). Nuovi nucleotidi si uniscono alle basi rivelate. L'adenina (A) si unisce alla timina (T) e la citosina (C) alla guanina (G). Per l'altro filone, possono essere sintetizzati solo brevi pezzi, e questi sono chiamati frammenti di Okazaki. L'enzima DNA ligasi entra e completa il filamento "in ritardo". Gli enzimi "rileggono" il DNA replicato e rimuovono il 99 percento di eventuali errori trovati. I nuovi filamenti di DNA contengono le stesse informazioni del filamento genitore. Questo è un processo straordinario, che si verifica costantemente in molti milioni di cellule.
A causa del suo forte legame e stabilità, il DNA non può semplicemente rompersi da solo, ma piuttosto conserva le informazioni genetiche da trasmettere a nuove cellule e discendenti. L'enzima elicasi altamente efficiente rende possibile la rottura della molecola di DNA tremendamente arrotolata, in modo che la vita possa continuare.