מולקולת DNA היא מחקר על פשטות מורכבת. מולקולה זו חיונית ליצירת חלבונים המשפיעים כמעט על כל היבט בגופך, אך רק קומץ אבני בניין מהוות את מבנה הסליל הכפול של ה- DNA. בשכפול DNA, הסליל מתפצל ויצר שתי מולקולות חדשות. למרות שאנזים אחד מזרז את תהליך השכפול, מספר אנזימים אחרים ממלאים תפקיד ביצירת מולקולת DNA חדשה.
מתחילים
האנזים המזרז שכפול DNA נקרא DNA פולימראז. לפני שהפולימראז של ה- DNA יכול להתחיל בעבודתו, יש למצוא נקודת התחלה לשכפול ולהפיץ את הסליל הכפול ולפרוס אותו. האנזים הליקאז מבצע את שתי המשימות הללו. אנזים הליקאז מוצא נקודה במולקולת ה- DNA הנקראת מקור השכפול ומפתח את רוכסן הגדיל. אנזימי פולימראז DNA יכולים לאחר מכן להיקשר לחצי הגדילים הפתוחים. ברגע שהפולימראז של ה- DNA מתחיל לעבוד, הליקאז ממשיך לנוע במורד הגדיל ורוכס את המולקולה תוך כדי.
זיווג
מדרגות הסולם של ה- DNA מורכבות מזוגות של נוקלאוטידים. אדנין זוגות עם תימין, ואילו גואנין מזדווג עם ציטוזין. כאשר הליקייס פותח את הגדילים, הזוגות הללו מפוצלים. כדי ליצור מולקולת DNA חדשה, יש ליצור זוגות חדשים עבור הגדילים. פולימראז DNA עובר לאורך הגדילים הפתוחים ומוסיף נוקלאוטידים חדשים תוך כדי. כל אדנין על הגדיל הישן יקבל תימין חדש, כל גואנין ישן יקבל ציטוזין חדש, ולהיפך.
עובד טוב עם אחרים
פולימראז DNA עשוי לקבל את מרבית תשומת הלב בשכפול DNA, אך ללא שני אנזימים אחרים, הגדילים הפתוחים של ה- DNA יאבדו את מבנם. כאשר הליקאז מפצל את מולקולת ה- DNA, הגדיל נמצא בסיכון להידבק חזרה לסליל הדוק. כדי למנוע מהגדילים להפוך לסבך שקשריו יעצרו את תהליך השכפול, טופואיזומרז פועל לשמור על הגדילים ישרים. גם פולימראז DNA זקוק לעזרה קטנה במציאת היכן להתחיל. למעשה, הוא לא יכול למצוא את אתר העבודה שלו ללא עזרת פרימאז. פולימראז DNA אינו יכול לזהות את מקור השכפול עד שהפרימאזה נקשר לנקודת ההתחלה ויוצר תחל של שמונה עד עשרה נוקלאוטידים. ברגע שפולימראז DNA מוצא את התחל המיוצר על ידי פרימאז, העבודה יכולה להתחיל.
מצטרף למעלה
פולימראז DNA פועל בצורה חלקה בכיוון שכפול אחד, אך לא טוב בכיוון השני וזקוק לאנזים אחר כדי לפצות על כך. לאורך קווצה אחת, מולקולת ה- DNA החדשה תהיה מחרוזת מוצקה של נוקליאוטידים חדשים, אך מצד שני גדיל, הנוקלאוטידים החדשים נוצרים בקטעים קצרים עם פריימר בתחילת כל אחד מהם מִגזָר. מקטעים אלה נקראים שברי אוקאזאקי ודורשים שהאנזים ליגאז יחבר אותם יחד.