Dezoksiribonukleīnskābe (DNS) ir ļoti stabila, dubultās spirāles molekula, kas satur dzīvības ģenētisko materiālu. Iemesls DNS ir tik stabils, ka tas ir izgatavots no diviem komplementāriem pavedieniem un pamatiem, kas tos savieno. DNS savītā struktūra rodas no cukura fosfāta grupām, kuras savieno stipras kovalentās saites, un tūkstošiem vājākas ūdeņraža saites, kas savieno adenīna un timīna, kā arī citozīna un guanīna nukleotīdu bāzes pārus, attiecīgi.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Fermenta helikāze var atdalīt cieši saistīto DNS dubultās spirāles molekulu, ļaujot DNS replikēties.
Nepieciešamība atdalīt DNS virknes
Šos cieši saistītos pavedienus var fiziski izvilkt, taču to saites dēļ viņi atkal pievienotos dubultai spirālei. Līdzīgi karstums var izraisīt abu virzienu atdalīšanos vai “izkausēšanu”. Bet, lai šūnas sadalītos, DNS ir nepieciešams atkārtot. Tas nozīmē, ka ir nepieciešams veids, kā atdalīt DNS, lai atklātu tās ģenētisko kodu, un veikt jaunas kopijas. To sauc par replikāciju.
DNS Helicase darbs
Pirms šūnu dalīšanās sākas DNS replikācija. Iniciatora olbaltumvielas sāk atraisīt daļu no dubultās spirāles, gandrīz kā rāvējslēdzējs. Fermentu, kas var veikt šo darbu, sauc par DNS helikāzi. Šīs DNS helikāzes sasprādzē DNS tur, kur tas ir jāsintezē. Helikāzes to dara, pārtraucot nukleotīdu bāzes pāra ūdeņraža saites, kas satur abus DNS pavedienus kopā. Tas ir process, kurā tiek izmantota adenozīna trifosfāta (ATP) molekulu enerģija, kas darbina visas šūnas. Atsevišķiem pavedieniem nav atļauts atgriezties pārspīlētajā stāvoklī. Faktiski fermenta žirāze iestājas un atslābina spirāli.
DNS replikācija
Kad DNS helikāze atklāj bāzes pārus, tie var savienoties tikai ar savām komplementārajām bāzēm. Tāpēc katra polinukleotīda virkne nodrošina veidni jaunai, papildinošai pusei. Šajā brīdī ferments, kas pazīstams kā primāze, sāk replikāciju uz īsa segmenta vai grunts.
Primer segmentā enzīma DNS polimerāze polimerizē sākotnējo DNS virkni. Tas darbojas apgabalā, kur DNS atpūšas, ko dēvē par replikācijas dakšiņu. Nukleotīdi tiek polimerizēti, sākot no nukleotīdu ķēdes viena gala, un sintēze notiek tikai vienā virknes virzienā ("vadošajā" virknē). Atklātajām bāzēm pievienojas jauni nukleotīdi. Adenīns (A) savienojas ar timīnu (T) un citozīns (C) - ar guanīnu (G). Otrajai daļai var sintezēt tikai īsus gabalus, un tos sauc par Okazaki fragmentiem. Fermenta DNS ligāze iekļūst un pabeidz “atpalikušo” virkni. Fermenti “pārbauda” replikēto DNS un novērš 99 procentus no visām atrastajām kļūdām. Jaunajos DNS pavedienos ir tāda pati informācija kā vecāka virknē. Tas ir ievērojams process, kas pastāvīgi notiek daudzos miljonos šūnu.
Sakarā ar spēcīgo saikni un stabilitāti, DNS nevar vienkārši sadalīties atsevišķi, bet gan saglabā ģenētisko informāciju, kas jānodod jaunām šūnām un pēcnācējiem. Ļoti efektīvā enzīma helikāze ļauj sadalīt ārkārtīgi saritināto DNS molekulu, lai dzīvība varētu turpināties.