Преимущество наличия множества источников репликации в эукариотической хромосоме

Одна общая характеристика живых клеток - то, что они делятся. Прежде чем одна клетка сможет превратиться в две, клетка должна сделать копию своей ДНК или дезоксирибонуклеиновой кислоты, которая содержит ее генетическую информацию. Эукариотические клетки хранят ДНК в хромосомах, заключенных в мембранах ядра клетки. Без множественных источников репликации репликация займет гораздо больше времени и замедлит рост клеток.

ДНК - это длинноцепочечная молекула, в основе которой чередуются сахарные и фосфатные группы. Одно из четырех нуклеотидных оснований - кольцевых молекул, содержащих азот, - свисает с каждой сахарной группы. Две цепи ДНК образуют структуру двойной спирали, в которой основание в каждом месте сахара связывается с его комплементарным основанием на сестринской цепи. Разрешены только определенные пары, поэтому, если вы определяете основание на одной нити, вы знаете, что основание находится в том же месте на другой нити.

У эукариот хромосомы представляют собой цилиндрические структуры из хроматина, который представляет собой смесь белков ДНК и гистонов. Человеческие клетки имеют 23 пары хромосом, по одной паре от каждого родителя. Хромосома человека содержит около 150 миллионов пар оснований. Хроматин плотно свернут, чтобы сжать ДНК так, чтобы она поместилась в клетке. Если вы выложите всю ДНК в клетке человека, она будет иметь размер около 6 футов. Для репликации спираль ДНК должна быть развернута непосредственно перед копированием.

Эукариотические клетки чередуются между ростом и делением, а ДНК реплицируется во время фазы роста. ДНК переходит в расслабленное состояние, которое обеспечивает доступ ДНК-полимеразе, ферменту, который копирует каждую нить. Другой фермент, геликаза, сначала разделяет две стойки в области, называемой ориджином репликации. Каждая цепь служит шаблоном для новой цепи с комплементарной последовательностью нуклеотидных оснований. Пузырь репликации, окружающий молекулу полимеразы, перемещается вдоль каждой цепи ДНК во время операции копирования. Старая и новая прядки соединяются вместе в задней части пузыря.

ДНК-полимераза может транскрибировать эукариотические хромосомы со скоростью около 50 пар оснований в секунду. Если бы у хромосомы было только одно начало репликации, на копирование одной спирали ДНК ушло бы около месяца. Используя несколько источников, клетка может реплицировать спираль примерно за час, что в 720 раз быстрее. Во время этого процесса несколько репликационных пузырей на каждой хромосоме производят небольшие участки ДНК, которые затем соединяются вместе, чтобы сформировать готовый продукт. Преимущество множественного происхождения состоит в том, что это позволяет относительно быстрое деление клеток и рост организма. Например, человеческая мать должна была бы вынашивать плод в течение 540 лет до родов, если бы ей приходилось полагаться на единственный источник репликации на каждой хромосоме.