Et generelt kjennetegn ved levende celler er at de deler seg. Før en celle kan bli til to, må cellen lage en kopi av DNA-en, eller deoksyribonukleinsyre, som inneholder genetisk informasjon. Eukaryote celler lagrer DNA i kromosomer innesluttet i membranene i en cellekjerne. Uten flere replikasjonsopprinnelser ville replikering ta mye lengre tid og redusere celleveksten.
DNA 101
DNA er et langkjedet molekyl med en ryggrad av vekslende sukker- og fosfatgrupper. En av fire nukleotidbaser - ringformede molekyler som inneholder nitrogen - henger av hver sukkergruppe. To DNA-tråder danner en dobbel helixstruktur der basen på hvert sukkersted binder seg til sin komplementære base på søsterstrengen. Bare visse sammenkoblinger er tillatt, så hvis du identifiserer en base på en streng, kjenner du basen på samme posisjon på den andre delen.
Kromosomer
I eukaryoter er kromosomer sylindriske strukturer av kromatin, som er en blanding av DNA og histonproteiner. Menneskeceller har 23 par kromosomer, et parmedlem fra hver av foreldrene. Et menneskelig kromosom inneholder omtrent 150 millioner basepar. Kromatinet er tett brettet for å komprimere DNA slik at det passer inn i en celle. Hvis du la ut end for å avslutte alt DNA i en menneskelig celle, ville det måle ca 6 fot. For at replikasjon skal skje, må DNA-helixen vikles av rett før kopiering.
Replikering
Eukaryote celler veksler mellom vekst og deling, og DNA replikeres i vekstfasen. DNA kommer inn i en avslappet tilstand som tillater tilgang med DNA-polymerase, enzymet som kopierer hver streng. Et annet enzym, helicase, skiller først de to stativene i en region som kalles replikasjonsopprinnelse. Hver streng fungerer som en mal for en ny streng med en komplementær sekvens av nukleotidbaser. En replikasjonsboble som omgir polymerasemolekylet beveger seg langs hver DNA-streng under kopieringsoperasjonen. De gamle og nye trådene glir sammen bak på boblen.
Krav til timing
DNA-polymerase kan transkribere eukaryote kromosomer med en hastighet på ca. 50 basepar per sekund. Hvis kromosomet bare hadde en enkelt replikasjonsopprinnelse, ville det ta omtrent en måned å kopiere en DNA-helix. Ved å bruke flere opprinnelser kan cellen replikere en helix på omtrent en time, en 720-gangs hastighet. I løpet av prosessen slår flere replikasjonsbobler på hvert kromosom små DNA-lengder som deretter skjøtes sammen for å danne det ferdige produktet. Fordelen med flere opprinnelser er at den tillater relativt rask celledeling og organismevekst. For eksempel ville en menneskelig mor måtte bære et foster i 540 år før hun fødte hvis hun måtte være avhengig av en enkelt replikasjonsopprinnelse på hvert kromosom.