Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) - это высокостабильная молекула с двойной спиралью, которая составляет генетический материал жизни. Причина, по которой ДНК настолько стабильна, заключается в том, что она состоит из двух комплементарных цепей и оснований, которые их соединяют. Скрученная структура ДНК возникает из сахарных фосфатных групп, соединенных прочными ковалентными связями, и тысячи более слабые водородные связи, которые соединяют пары нуклеотидных оснований аденина и тимина, а также цитозина и гуанина, соответственно.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Фермент геликаза может разделять прочно связанную молекулу двойной спирали ДНК, обеспечивая репликацию ДНК.
Необходимость разделения нитей ДНК
Эти плотно связанные нити можно физически развести, но они снова соединятся в двойную спираль из-за своих связей. Точно так же тепло может заставить две нити разделиться или «расплавиться». Но для того, чтобы клетки могли делиться, необходимо реплицировать ДНК. Это означает, что должен быть способ разделения ДНК для раскрытия ее генетического кода и создания новых копий. Это называется репликацией.
Работа ДНК-геликазы
Перед делением клетки начинается репликация ДНК. Белки-инициаторы начинают разворачивать часть двойной спирали, почти как расстегиваемая молния. Фермент, который может выполнять эту работу, называется ДНК-геликазой. Эти ДНК-геликазы распаковывают ДНК там, где ее нужно синтезировать. Хеликазы делают это, разрывая водородные связи пары нуклеотидных оснований, которые удерживают вместе две цепи ДНК. Это процесс, в котором используется энергия молекул аденозинтрифосфата (АТФ), которые питают все клетки. Одиночные нити не могут вернуться в суперскрученное состояние. Фактически, вступает в действие фермент гираза и расслабляет спираль.
Репликация ДНК
Как только пары оснований обнаруживаются ДНК-геликазой, они могут связываться только со своими комплементарными основаниями. Следовательно, каждая полинуклеотидная цепь представляет собой шаблон для новой комплементарной стороны. На этом этапе фермент, известный как праймаза, запускает репликацию на коротком сегменте или праймере.
В сегменте праймера фермент ДНК-полимераза полимеризует исходную цепь ДНК. Он работает в области раскручивания ДНК, называемой репликационной вилкой. Нуклеотиды полимеризуются, начиная с одного конца нуклеотидной цепи, и синтез происходит только в одном направлении цепи («ведущая» цепь). К обнаруженным основаниям присоединяются новые нуклеотиды. Аденин (A) соединяется с тимином (T), а цитозин (C) соединяется с гуанином (G). Для другой нити можно синтезировать только короткие фрагменты, и они называются фрагментами Окадзаки. Ферментная ДНК-лигаза входит и завершает «отстающую» цепь. Ферменты «проверяют» реплицированную ДНК и удаляют 99 процентов обнаруженных ошибок. Новые цепи ДНК содержат ту же информацию, что и родительская цепь. Это замечательный процесс, постоянно происходящий во многих миллионах клеток.
Из-за своей сильной связи и стабильности ДНК не может просто развалиться сама по себе, а скорее сохраняет генетическую информацию для передачи новым клеткам и потомкам. Высокоэффективный фермент геликаза позволяет разрушить чрезвычайно свернутую спиралью молекулу ДНК, чтобы жизнь могла продолжаться.