Zawartość
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) jest wysoce stabilną cząsteczką podwójnej helisy, która zawiera materiał genetyczny życia. Powodem, dla którego DNA jest tak stabilne, jest to, że składa się z dwóch komplementarnych nici i zasad, które je łączą. Skręcona struktura DNA powstaje z cukrowych grup fosforanowych połączonych silnymi wiązaniami kowalencyjnymi i tysiącami słabszych wiązań wodorowych, które łączą odpowiednio pary zasad nukleotydowych adeniny i tyminy oraz cytozyny i guaniny.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Enzym helikaza może oddzielić ściśle związaną cząsteczkę podwójnej helisy DNA, umożliwiając replikację DNA.
Konieczność oddzielenia nici DNA
Te ściśle związane pasma można fizycznie rozdzielić, ale ponownie połączą się w podwójną helisę z powodu ich wiązań. Podobnie ciepło może spowodować rozdzielenie się dwóch „nici” lub „stopienie się”. Aby jednak komórki mogły się podzielić, DNA musi zostać zreplikowane. Oznacza to, że musi istnieć sposób na rozdzielenie DNA w celu ujawnienia jego kodu genetycznego i tworzenie nowych kopii. To się nazywa replikacja.
The Job of DNA Helicase
Przed podziałem komórek rozpoczyna się replikacja DNA. Białka inicjujące zaczynają odwijać część podwójnej helisy, prawie jak rozpinany zamek błyskawiczny. Enzym, który może wykonywać tę pracę, nazywa się helikazą DNA. Te helikazy DNA rozpakowują DNA tam, gdzie musi zostać zsyntetyzowane. Helikazy robią to przez zerwanie wiązań wodorowych pary zasad nukleotydowych, które utrzymują razem dwie nici DNA. Jest to proces wykorzystujący energię cząsteczek adenozynotrifosforanu (ATP), które zasilają wszystkie komórki. Pojedyncze nici nie mogą powrócić do stanu superskręconego. W rzeczywistości enzym gyraza wkracza i rozluźnia helisę.
Replikacja DNA
Po ujawnieniu par zasad przez helikazę DNA mogą one wiązać się tylko z komplementarnymi zasadami. Dlatego każda nić polinukleotydowa zapewnia szablon dla nowej, komplementarnej strony. W tym momencie enzym znany jako replika startazy startazy na krótkim odcinku lub starterze.
W segmencie starterów enzym polimeraza DNA polimeryzuje pierwotną nić DNA. Działa w obszarze, w którym DNA się rozwija, zwanym widelcem replikacyjnym. Nukleotydy są polimeryzowane od jednego końca łańcucha nukleotydowego, a synteza przebiega tylko w jednym kierunku nici (nić „wiodąca”). Nowe nukleotydy dołączają do ujawnionych zasad. Adenina (A) łączy się z tyminą (T), a cytozyna (C) łączy się z guaniną (G). W przypadku drugiej nici można syntetyzować tylko krótkie kawałki, które nazywane są fragmentami Okazaki. Enzym ligaza DNA wchodzi i uzupełnia nić „opóźniającą”. Enzymy „korygują” replikowane DNA i usuwają 99 procent wszystkich znalezionych błędów. Nowe nici DNA zawierają tę samą informację, co nić macierzysta. Jest to niezwykły proces, stale zachodzący w wielu milionach komórek.
Ze względu na silne wiązanie i stabilność DNA nie może po prostu samo się rozpadać, ale zachowuje informację genetyczną, która ma zostać przekazana nowym komórkom i potomkom. Wysoce skuteczna helikaza enzymatyczna umożliwia rozerwanie niezwykle zwiniętej cząsteczki DNA, dzięki czemu życie może trwać.