Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) yra labai stabili dviguba spiralės molekulė, sudaranti genetinę gyvenimo medžiagą. Priežastis, kodėl DNR yra tokia stabili, yra ta, kad ji yra pagaminta iš dviejų vienas kitą papildančių sruogų ir jas jungiančių pagrindų. DNR susukta struktūra atsiranda iš cukraus fosfato grupių, sujungtų stipriais kovalentiniais ryšiais, ir tūkstančių silpnesnės vandenilio jungtys, jungiančios adenino ir timino, citozino ir guanino nukleotidų bazių poras, atitinkamai.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Fermentas helikazė gali atskirti sandariai sujungtą DNR dvigubos spiralės molekulę, leidžiančią replikuoti DNR.
Poreikis atskirti DNR grandines
Šias griežtai susietas sruogas galima fiziškai ištraukti, tačiau dėl savo ryšių jie vėl prisijungtų prie dvigubos spiralės. Panašiai dėl karščio dvi sruogos gali atsiskirti arba „ištirpti“. Bet norint, kad ląstelės dalytųsi, reikia pakartoti DNR. Tai reiškia, kad turi būti būdas atskirti DNR, kad būtų atskleistas jos genetinis kodas, ir padaryti naujas kopijas. Tai vadinama replikacija.
DNR „Helicase“ darbas
Prieš ląstelių dalijimąsi prasideda DNR replikacija. Iniciatoriaus baltymai pradeda išskleisti dalį dvigubos spiralės, beveik kaip užtrauktukas. Fermentas, galintis atlikti šį darbą, vadinamas DNR helikaze. Šios DNR helikazės išskleidžia DNR ten, kur ją reikia sintetinti. Helikazės tai daro sulaužydamos nukleotidų bazės poros vandenilio jungtis, kurios kartu laiko dvi DNR grandines. Tai procesas, kuris naudoja adenozino trifosfato (ATP) molekulių energiją, kuri valdo visas ląsteles. Pavienėms sruogoms neleidžiama grįžti į supervyniotą būseną. Tiesą sakant, fermentas girazė įsikiša ir atpalaiduoja spiralę.
DNR replikacija
Kai DNR helikazė atskleidžia bazių poras, jos gali susijungti tik su papildomomis bazėmis. Todėl kiekviena polinukleotido grandinė suteikia šabloną naujai, viena kitą papildančiai pusei. Šiuo metu fermentas, žinomas kaip primazė, pradeda replikuoti trumpą segmentą arba pradmenį.
Pradmens segmente fermento DNR polimerazė polimerizuoja pradinę DNR grandinę. Jis veikia toje vietoje, kur išsiskiria DNR, vadinama replikacijos šakute. Nukleotidai polimerizuojami pradedant nuo vieno nukleotidų grandinės galo, o sintezė vyksta tik viena grandinės kryptimi („pirmaujančia“ grandine). Nauji nukleotidai prisijungia prie atskleistų bazių. Adeninas (A) jungiasi su timinu (T), o citozinas (C) - su guaninu (G). Kitai gijai galima susintetinti tik trumpus kūrinius, kurie vadinami Okazaki fragmentais. Fermento DNR ligazė patenka ir užbaigia „atsiliekančią“ grandinę. Fermentai „patikrina“ replikuotą DNR ir pašalina 99 procentus rastų klaidų. Naujose DNR grandinėse yra ta pati informacija kaip ir pirminėje grandinėje. Tai puikus procesas, nuolat vykstantis daugelyje milijonų ląstelių.
Dėl tvirto ryšio ir stabilumo DNR negali paprasčiausiai pati išsiskirti, o išsaugo genetinę informaciją, kurią perduoda naujoms ląstelėms ir palikuonims. Labai efektyvi fermento helikazė leidžia suskaidyti nepaprastai susuktą DNR molekulę, kad gyvenimas galėtų tęstis.