Zawartość
Jedną ogólną cechą żywych komórek jest ich podział. Zanim jedna komórka może zmienić się w dwie, komórka musi wykonać kopię swojego DNA lub kwasu dezoksyrybonukleinowego, który zawiera informacje genetyczne. Komórki eukariotyczne przechowują DNA w chromosomach zamkniętych w błonach jądra komórkowego. Bez wielu źródeł replikacji replikacja trwałaby znacznie dłużej i spowolniłaby wzrost komórek.
DNA 101
DNA jest cząsteczką o długim łańcuchu, której szkielet stanowi przemienne grupy cukrowe i fosforanowe. Jedna z czterech zasad nukleotydowych - cząsteczki w kształcie pierścienia zawierające azot - zwisa z każdej grupy cukrowej. Dwie nici DNA tworzą strukturę podwójnej helisy, w której zasada w każdym miejscu cukru wiąże się z komplementarną zasadą na nici siostrzanej. Dozwolone są tylko niektóre pary, więc jeśli zidentyfikujesz bazę na jednej nici, znasz bazę w tej samej pozycji na drugiej nici.
Chromosomy
U eukariontów chromosomy są cylindrycznymi strukturami chromatyny, która jest mieszaniną DNA i białek histonowych. Komórki ludzkie mają 23 pary chromosomów, po jednym członie pary od każdego rodzica. Ludzki chromosom zawiera około 150 milionów par zasad. Chromatyna jest ciasno sfałdowana w celu skompresowania DNA, tak aby pasowało do komórki. Jeśli położysz koniec na końcu całego DNA w ludzkiej komórce, będzie on mierzył około 6 stóp. Aby nastąpiła replikacja, helisa DNA musi zostać rozwinięta tuż przed skopiowaniem.
Replikacja
Komórki eukariotyczne naprzemiennie rosną i dzielą się, a DNA ulega replikacji podczas fazy wzrostu. DNA przechodzi w stan relaksu, który umożliwia dostęp polimerazy DNA, enzymu, który kopiuje każdą nić. Inny enzym, helikaza, najpierw oddziela dwa stanowiska w regionie zwanym początkiem replikacji. Każda nić służy jako matryca dla nowej nici z komplementarną sekwencją zasad nukleotydowych. Bąbelek replikacyjny otaczający cząsteczkę polimerazy porusza się wzdłuż każdej nici DNA podczas operacji kopiowania. Stare i nowe pasma łączą się z tyłu bańki.
Wymagania czasowe
Polimeraza DNA może transkrybować chromosomy eukariotyczne z szybkością około 50 par zasad na sekundę. Gdyby chromosom miał tylko jedno miejsce inicjacji replikacji, skopiowanie jednej helisy DNA zajęłoby około miesiąca. Używając wielu źródeł, komórka może replikować helisę w około godzinę, 720-krotnie przyspieszenie. Podczas tego procesu wiele pęcherzyków replikacyjnych na każdym chromosomie wydobywa małe długości DNA, które są następnie łączone w celu utworzenia gotowego produktu. Zaletą wielu źródeł jest to, że umożliwia stosunkowo szybki podział komórek i wzrost organizmu. Na przykład ludzka matka musiałaby przenosić płód przez 540 lat przed porodem, gdyby musiała polegać na jednym źródle replikacji na każdym chromosomie.