Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) - це високостійка молекула подвійної спіралі, яка містить генетичний матеріал життя. Причина того, що ДНК настільки стійка, полягає в тому, що вона складається з двох взаємодоповнюючих ланцюгів та основ, що їх з’єднують. Скручена структура ДНК виникає з фосфатних груп цукру, з'єднаних міцними ковалентними зв'язками, і тисяч слабкіші водневі зв’язки, які приєднуються до пар основ нуклеотидів аденін і тимін, а також цитозин і гуанін, відповідно.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Фермент геліказа може відокремлювати міцно зв’язану молекулу подвійної спіралі ДНК, дозволяючи реплікацію ДНК.
Необхідність відокремлення ланцюгів ДНК
Ці щільно зв’язані нитки можна фізично розірвати, але вони знову з’єднаються у подвійну спіраль завдяки своїм зв’язкам. Подібним чином тепло може призвести до того, що дві нитки розділяться або «тануть». Але для того, щоб клітини ділилися, ДНК потрібно реплікації. Це означає, що повинен існувати спосіб відокремлення ДНК для виявлення її генетичного коду та створення нових копій. Це називається реплікацією.
Робота ДНК-хелікази
До поділу клітин починається реплікація ДНК. Білки-ініціатори починають розгортати частину подвійної спіралі, майже як застібку-блискавку. Фермент, який може виконувати цю роботу, називається ДНК-геліказа. Ці гелікази ДНК розпаковують ДНК там, де її потрібно синтезувати. Гелікази роблять це, розриваючи водневі зв’язки пари нуклеотидів, що утримують дві нитки ДНК разом. Це процес, який використовує енергію молекул аденозинтрифосфату (АТФ), які живлять усі клітини. Поодиноким ниткам не дозволяється повертатися до перекрученого стану. Насправді фермент гіраза вступає і розслаблює спіраль.
Реплікація ДНК
Як тільки пари основ виявляються ДНК-геліказою, вони можуть зв’язуватися лише зі своїми взаємодоповнюючими основами. Тому кожна полінуклеотидна ланцюг забезпечує шаблон для нової, доповнюючої сторони. На цьому етапі фермент, відомий як примаза, починає реплікацію на короткому сегменті або праймері.
На сегменті праймерів фермент ДНК-полімераза полімеризує вихідну ланцюг ДНК. Він працює в області, де ДНК розмотується, що називається реплікаційною вилкою. Нуклеотиди полімеризуються, починаючи з одного кінця нуклеотидного ланцюга, і синтез протікає лише в одному напрямку ланцюга ("провідна" ланцюг). До виявлених основ приєднуються нові нуклеотиди. Аденин (A) приєднується до тиміну (T), а цитозин (C) - до гуаніну (G). Для іншої нитки можуть бути синтезовані лише короткі шматочки, які називаються фрагментами Оказакі. Фермент ДНК-лігаза надходить і завершує «відстаючий» ланцюг. Ферменти “вичитують” копію ДНК і видаляють 99 відсотків усіх виявлених помилок. Нові ланцюги ДНК містять ту ж інформацію, що і батьківський ланцюг. Це надзвичайний процес, який постійно відбувається в багатьох мільйонах клітин.
Через сильний зв’язок і стабільність ДНК не може просто розпастися самостійно, а навпаки, зберігає генетичну інформацію для передачі новим клітинам і нащадкам. Високоефективний фермент геліказа робить можливим розщеплення надзвичайно звитої молекули ДНК, щоб життя могло продовжуватися.