Fördelen med att ha många replikationsorigin i en eukaryot kromosom

Ett allmänt kännetecken för levande celler är att de delar sig. Innan en cell kan förvandlas till två måste cellen göra en kopia av dess DNA, eller deoxiribonukleinsyra, som innehåller dess genetiska information. Eukaryota celler lagrar DNA i kromosomer inneslutna i membranet i en cellkärna. Utan flera replikeringsorigin skulle replikering ta mycket längre tid och bromsa celltillväxten.

DNA är en långkedjig molekyl med en ryggrad av alternerande socker- och fosfatgrupper. En av fyra nukleotidbaser - ringformade molekyler som innehåller kväve - hänger av varje sockergrupp. Två DNA-strängar bildar en dubbel helixstruktur i vilken basen vid varje sockerplats binder till sin komplementära bas på systersträngen. Endast vissa parningar är tillåtna, så om du identifierar en bas på en sträng känner du basen på samma position på den andra strängen.

I eukaryoter är kromosomer cylindriska strukturer av kromatin, som är en blandning av DNA och histonproteiner. Mänskliga celler har 23 par kromosomer, ett parmedlem från varje förälder. En mänsklig kromosom innehåller cirka 150 miljoner baspar. Kromatinet vikts tätt för att komprimera DNA så att det passar in i en cell. Om du bestämde änden för att avsluta allt DNA i en mänsklig cell skulle det mäta cirka 6 fot. För att replikering ska inträffa måste DNA-spiralen avlindas precis före kopiering.

Eukaryota celler växlar mellan tillväxt och delning och DNA replikeras under tillväxtfasen. DNA: t går in i ett avslappnat tillstånd som tillåter åtkomst av DNA-polymeras, enzymet som kopierar varje sträng. Ett annat enzym, helikas, separerar först de två stånden i en region som kallas replikationsursprung. Varje sträng fungerar som en mall för en ny sträng med en komplementär sekvens av nukleotidbaser. En replikeringsbubbla som omger polymerasmolekylen rör sig längs varje DNA-sträng under kopieringsoperationen. De gamla och nya trådarna sätts ihop på baksidan av bubblan.

DNA-polymeras kan transkribera eukaryota kromosomer med en hastighet av cirka 50 baspar per sekund. Om kromosomen bara hade ett enda replikationsursprung skulle det ta ungefär en månad att kopiera en DNA-helix. Genom att använda flera ursprung kan cellen replikera en helix på cirka en timme, en 720-faldig hastighet. Under processen bryter flera replikeringsbubblor på varje kromosom små DNA-längder som sedan skarvas ihop för att bilda den färdiga produkten. Fördelen med flera ursprung är att det möjliggör relativt snabb celldelning och organismstillväxt. Till exempel skulle en mänsklig mamma behöva bära ett foster i 540 år innan hon föddes om hon var beroende av ett enda replikationsursprung på varje kromosom.