Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) to wysoce stabilna cząsteczka o podwójnej helisie, która zawiera materiał genetyczny życia. Powodem, dla którego DNA jest tak stabilne, jest to, że składa się z dwóch komplementarnych nici i łączących je zasad. Skręcona struktura DNA powstaje z grup fosforanowych cukru połączonych silnymi wiązaniami kowalencyjnymi i tysiącami słabsze wiązania wodorowe łączące pary zasad nukleotydowych adenina i tymina oraz cytozyna i guanina, odpowiednio.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Helikaza enzymatyczna może oddzielić ściśle związaną cząsteczkę podwójnej helisy DNA, umożliwiając replikację DNA.
Potrzeba oddzielenia nici DNA
Te ściśle związane pasma można fizycznie rozerwać, ale dzięki swoim wiązaniom ponownie połączą się w podwójną helisę. Podobnie ciepło może spowodować, że dwa pasma rozdzielą się lub „stopią”. Ale aby komórki mogły się podzielić, DNA musi zostać zreplikowane. Oznacza to, że musi istnieć sposób na oddzielenie DNA w celu ujawnienia jego kodu genetycznego i wykonanie nowych kopii. Nazywa się to replikacją.
Zadanie DNA Helikazy
Przed podziałem komórki rozpoczyna się replikacja DNA. Białka inicjujące zaczynają rozwijać część podwójnej helisy, prawie jak rozpinany zamek błyskawiczny. Enzym, który może wykonać tę pracę, nazywa się helikazą DNA. Te helikazy DNA rozpinają DNA tam, gdzie ma zostać zsyntetyzowane. Helikazy robią to poprzez zerwanie wiązań wodorowych par zasad nukleotydów, które utrzymują razem dwie nici DNA. Jest to proces wykorzystujący energię cząsteczek adenozynotrójfosforanu (ATP), które zasilają wszystkie komórki. Pojedyncze nici nie mogą powrócić do stanu superskręconego. W rzeczywistości enzym gyraza wkracza i rozluźnia helisę.
Replikacja DNA
Gdy pary zasad zostaną ujawnione przez helikazę DNA, mogą one wiązać się tylko z ich komplementarnymi zasadami. Dlatego każda nić polinukleotydowa zapewnia matrycę dla nowej, komplementarnej strony. W tym momencie enzym znany jako primase rozpoczyna replikację na krótkim segmencie lub starterze.
W segmencie startera enzym polimeraza DNA polimeryzuje oryginalną nić DNA. Działa w obszarze, w którym rozwija się DNA, zwanym widełkami replikacyjnymi. Nukleotydy są polimeryzowane zaczynając od jednego końca łańcucha nukleotydowego, a synteza przebiega tylko w jednym kierunku nici (nić „wiodąca”). Do odkrytych zasad dołączają nowe nukleotydy. Adenina (A) łączy się z tyminą (T), a cytozyna (C) łączy się z guaniną (G). W przypadku drugiej nici można zsyntetyzować tylko krótkie fragmenty, nazywane fragmentami Okazaki. Enzym ligaza DNA wchodzi i uzupełnia „opóźnioną” nić. Enzymy „sprawdzają” replikowane DNA i usuwają 99 procent wszelkich znalezionych błędów. Nowe nici DNA zawierają te same informacje, co nić rodzicielska. To niezwykły proces, stale zachodzący w wielu milionach komórek.
Ze względu na silne wiązania i stabilność, DNA nie może po prostu samo się rozpaść, ale raczej zachowuje informację genetyczną, która może zostać przekazana nowym komórkom i potomkom. Wysoce wydajna helikaza enzymatyczna umożliwia rozerwanie niezwykle zwiniętej cząsteczki DNA, dzięki czemu życie może trwać dalej.