Однією із загальних характеристик живих клітин є те, що вони діляться. Перш ніж одна клітина може перетворитися на дві, клітина повинна зробити копію своєї ДНК або дезоксирибонуклеїнової кислоти, яка містить її генетичну інформацію. Еукаріотичні клітини зберігають ДНК у хромосомах, укладених у мембранах клітинного ядра. Без походження множинної реплікації реплікація зайняла б набагато більше часу і уповільнила б ріст клітин.
ДНК 101
ДНК - це довголанцюгова молекула, що має основу змінних цукрових та фосфатних груп. Одна з чотирьох нуклеотидних основ - кільцеподібні молекули, що містять азот - звисає з кожної цукрової групи. Дві нитки ДНК утворюють структуру подвійної спіралі, в якій основа в кожному розташуванні цукру зв’язується зі своєю додатковою основою на сестринській нитці. Допускаються лише певні сполучення, тому, якщо ви визначите основу на одній пасма, ви знаєте основу в тому ж положенні на іншій пасма.
Хромосоми
У еукаріотів хромосоми - це циліндричні структури хроматину, який є сумішшю білків ДНК та гістонів. Клітини людини мають 23 пари хромосом, по одному члену пари від кожного з батьків. Хромосома людини містить близько 150 мільйонів пар основ. Хроматин щільно складається, щоб стиснути ДНК, щоб вона помістилася в клітину. Якби ви виклали кінець до кінця всю ДНК в людській клітині, вона мала б приблизно 6 футів. Для того, щоб відбулася реплікація, спіраль ДНК повинна бути розкручена безпосередньо перед копіюванням.
Реплікація
Еукаріотичні клітини чергуються між ростом і поділом, а ДНК реплікується під час фази росту. ДНК переходить у розслаблений стан, що дозволяє доступ через ДНК-полімеразу, фермент, який копіює кожну ланцюг. Інший фермент, геліказа, спочатку відокремлює два деревостани в регіоні, який називається реплікаційним походженням. Кожен ланцюг служить шаблоном для нового ланцюга з додатковою послідовністю нуклеотидних основ. Під час операції копіювання бульбашка реплікації, що оточує молекулу полімерази, рухається вздовж кожного ланцюга ДНК. Стара і нова нитки застібаються на задній частині міхура.
Вимоги до часу
ДНК-полімераза може транскрибувати еукаріотичні хромосоми зі швидкістю близько 50 пар основ в секунду. Якби хромосома мала лише одне походження реплікації, копіювання однієї спіралі ДНК займе близько місяця. Використовуючи кілька джерел, клітина може відтворити спіраль приблизно за годину, прискорившись у 720 разів. Під час процесу багаторазові реплікаційні бульбашки в кожній хромосомі видають невеликі відрізки ДНК, які потім зрощуються, утворюючи готовий продукт. Перевага множинного походження полягає в тому, що воно дозволяє відносно швидко поділяти клітини та ріст організму. Наприклад, людській матері довелося б носити плід протягом 540 років перед пологами, якщо їй довелося залежати від одного походження реплікації кожної хромосоми.