Avantajul de a avea multe origini de replicare într-un cromozom eucariot

O caracteristică generală a celulelor vii este că acestea se divid. Înainte ca o celulă să se transforme în două, celula trebuie să facă o copie a ADN-ului său sau a acidului dezoxiribonucleic, care conține informațiile sale genetice. Celulele eucariote stochează ADN-ul în cromozomi închiși în membranele unui nucleu celular. Fără origini de replicare multiple, replicarea ar dura mult mai mult și ar încetini creșterea celulelor.

ADN-ul este o moleculă cu lanț lung, cu o coloană vertebrală de grupuri alternative de zahăr și fosfat. Una din cele patru baze nucleotidice - molecule în formă de inel care conțin azot - atârnă de fiecare grupă de zahăr. Două fire de ADN formează o structură cu dublă helix în care baza de la fiecare locație de zahăr se leagă de baza sa complementară de pe firul suror. Sunt permise doar anumite împerechere, deci dacă identificați o bază pe o șuviță, cunoașteți baza în aceeași poziție pe cealaltă șuviță.

În eucariote, cromozomii sunt structuri cilindrice ale cromatinei, care este un amestec de ADN și proteine ​​histonice. Celulele umane au 23 de perechi de cromozomi, câte un membru din fiecare părinte. Un cromozom uman conține aproximativ 150 de milioane de perechi de baze. Cromatina este strâns pliată pentru a comprima ADN-ul astfel încât să se încadreze într-o celulă. Dacă ați pus capăt la cap tot ADN-ul dintr-o celulă umană, acesta ar măsura aproximativ 6 picioare. Pentru ca replicarea să aibă loc, helixul ADN trebuie derulat chiar înainte de copiere.

Celulele eucariote alternează între creștere și diviziune, iar ADN-ul este reprodus în timpul fazei de creștere. ADN-ul intră într-o stare relaxată care permite accesul de ADN polimerază, enzima care copiază fiecare catena. O altă enzimă, helicaza, separă mai întâi cele două arborete într-o regiune numită origine de replicare. Fiecare catenă servește drept șablon pentru o nouă catenă cu o secvență complementară de baze nucleotidice. O bulă de replicare care înconjoară molecula de polimerază se deplasează de-a lungul fiecărei catene de ADN în timpul operației de copiere. Suvitele vechi și cele noi se fixează împreună în partea din spate a balonului.

ADN polimeraza poate transcrie cromozomii eucariotici cu o rată de aproximativ 50 de perechi de baze pe secundă. Dacă cromozomul ar avea o singură origine de replicare, ar dura aproximativ o lună pentru a copia o helică ADN. Folosind mai multe origini, celula poate reproduce o helix în aproximativ o oră, o viteză de 720 de ori. În timpul procesului, mai multe bule de replicare pe fiecare cromozom produc mici lungimi de ADN care sunt apoi îmbinate pentru a forma produsul finit. Avantajul mai multor origini este că permite divizarea celulară relativ rapidă și creșterea organismului. De exemplu, o mamă umană ar trebui să poarte un făt timp de 540 de ani înainte de a naște dacă ar trebui să depindă de o singură origine de replicare pe fiecare cromozom.