מה מפרק סליל כפול של DNA?

חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) היא מולקולת הסליל הכפולה והיציבה ביותר הכוללת את החומר הגנטי של החיים. הסיבה ש- DNA כל כך יציב היא שהוא עשוי משני קווצות משלימות והבסיסים המחברים ביניהם. המבנה המעוות של ה- DNA נובע מקבוצות פוספט סוכר המצטרפות לקשרים קוולנטיים חזקים, ואלפי קשרי מימן חלשים יותר המצטרפים לזוגי בסיס הנוקליאוטידים של אדנין ותימין, וציטוזין וגואנין, בהתאמה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

האנזים הליקאז יכול להפריד את מולקולת הסליל הכפול של ה- DNA הקשור היטב, ומאפשר שכפול של ה- DNA.

חוטים קשורים היטב אלה ניתנים להפרדה פיזית, אך הם יצטרפו שוב לסליל כפול עקב קשריהם. באופן דומה, חום יכול לגרום לשני הגדילים להיפרד או "להתמוסס". אך על מנת שהתאים מתחלקים, צריך לשכפל את ה- DNA. פירוש הדבר כי צריכה להיות דרך להפריד בין ה- DNA כדי לחשוף את הקוד הגנטי שלו וליצור עותקים חדשים. זה נקרא שכפול.

לפני חלוקת התאים, שכפול ה- DNA מתחיל. חלבוני היוזם מתחילים לפרוש חלק מהסליל הכפול, כמעט כמו רוכסן שנפתח. האנזים שיכול לבצע את העבודה הזה נקרא הליקאז DNA. מסוקי DNA אלה פותחים את ה- DNA במקום בו הוא צריך להיות מסונתז. המסילות עושות זאת על ידי שבירת קשרים מימן המחזיקים את שני גדילי הדנ"א יחד עם צמד בסיס הנוקליאוטידים. זהו תהליך המשתמש באנרגיה של מולקולות אדנוזין טריפוספט (ATP), המפעילות את כל התאים. החוטים היחידים אינם מורשים לחזור למצב בעל סליל-על. למעשה, האנזים גיראז נכנס פנימה ומרפה את הסליל.

ברגע שזוגות הבסיס נחשפים על ידי ה- DNA של הליקאז, הם יכולים להתחבר רק לבסיסים המשלימים שלהם. לכן כל גדיל פולינוקלאוטידים מספק תבנית לצד חדש ומשלים. בשלב זה, האנזים המכונה פרימאז מתחיל שכפול בקטע קצר, או פריימר.

בגזרת הפריימר, האנזים DNA פולימראז מפלמר את גדיל ה- DNA המקורי. זה עובד באזור שבו ה- DNA מתפרק, שנקרא מזלג שכפול. הנוקלאוטידים ממולמרים החל מקצה אחד של שרשרת הנוקלאוטידים, והסינתזה מתנהלת רק בכיוון אחד של החוט (החוט "המוביל"). נוקליאוטידים חדשים מצטרפים לבסיסים שנחשפו. אדנין (A) מצטרף לתימין (T), וציטוזין (C) מצטרף לגואנין (G). עבור החוט השני, ניתן לחבר רק חלקים קצרים ואלה נקראים שברי אוקאזאקי. האנזים DNA ligase נכנס ומשלים את גדיל ה"פיגור ". אנזימים "מגהים" את ה- DNA המשוכפל ומסירים 99 אחוז מכל השגיאות שנמצאו. גדילי ה- DNA החדשים מכילים את אותו המידע כמו גדיל ההורה. זהו תהליך יוצא דופן, המתרחש ללא הרף במיליוני תאים רבים.

בגלל הקשר החזק והיציבות שלה, ה- DNA לא יכול פשוט להתפרק מעצמו, אלא שומר על מידע גנטי שיועבר לתאים ולצאצאים חדשים. הליקז האנזים היעיל ביותר מאפשר את פירוק מולקולת ה- DNA המסולסלת עד כדי כך שהחיים יוכלו להמשיך.