Περιεχόμενο
Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) είναι το εξαιρετικά σταθερό μόριο διπλής έλικας που περιλαμβάνει το γενετικό υλικό της ζωής. Ο λόγος για τον οποίο το DNA είναι τόσο σταθερό είναι ότι είναι κατασκευασμένο από δύο συμπληρωματικά νήματα και τις βάσεις που τις συνδέουν. Η συνεστραμμένη δομή του DNA προέρχεται από ομάδες φωσφορικού σακχάρου συνδεδεμένες με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς και χιλιάδες ασθενέστερους δεσμούς υδρογόνου που ενώνονται με τα ζεύγη βάσεων νουκλεοτιδίων αδενίνης και θυμίνης και κυτοσίνης και γουανίνης αντίστοιχα.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η ελικάση ενζύμου μπορεί να διαχωρίσει το σφιχτά δεσμευμένο μόριο διπλής έλικας του DNA, επιτρέποντας την αντιγραφή του DNA.
Η ανάγκη για ξεχωριστά σκέλη DNA
Αυτοί οι σφιχτά δεσμευμένοι κλώνοι μπορούν φυσικά να αποσπαστούν, αλλά θα επανέλθουν και πάλι σε διπλή έλικα λόγω των δεσμών τους. Ομοίως, η θερμότητα μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση ή τη "τήξη" των δύο κλώνων. Αλλά για να χωριστούν τα κύτταρα, το DNA πρέπει να αναπαραχθεί. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρξει ένας τρόπος διαχωρισμού του DNA για να αποκαλυφθεί ο γενετικός του κώδικας και να γίνουν νέα αντίγραφα. Αυτό ονομάζεται αναπαραγωγή.
Το έργο του DNA Helicase
Πριν από την κυτταρική διαίρεση, αρχίζει η αντιγραφή του DNA. Οι αρχικές πρωτεΐνες αρχίζουν να αναπτύσσουν μέρος της διπλής έλικας, σχεδόν όπως ένα φερμουάρ αποσυμπιέζεται. Το ένζυμο που μπορεί να εκτελέσει αυτή τη δουλειά ονομάζεται ελικάση DNA. Αυτές οι ελικάσες DNA αποσυμπιέζουν το DNA όπου χρειάζεται να συντίθενται. Οι ελικάσες το κάνουν αυτό με το σπάσιμο των δεσμών υδρογόνου των νουκλεοτιδικών ζευγών βάσης που συγκρατούν τα δύο σκέλη του DNA μαζί. Πρόκειται για μια διαδικασία που χρησιμοποιεί την ενέργεια των μορίων τριαφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ), τα οποία τροφοδοτούν όλα τα κύτταρα. Οι μεμονωμένες δέσμες δεν επιτρέπεται να επιστρέφουν σε κατάσταση υπερπλήρωσης. Στην πραγματικότητα, το ένζυμο γυράζεται και χαλαρώνει την έλικα.
Αναπαραγωγή DNA
Μόλις τα ζεύγη βάσεων αποκαλυφθούν από την ελικάση DNA, μπορούν να συνδεθούν μόνο με τις συμπληρωματικές βάσεις τους. Επομένως, κάθε κλώνος πολυνουκλεοτιδίου παρέχει ένα πρότυπο για μια νέα συμπληρωματική πλευρά. Σε αυτό το σημείο, το ένζυμο γνωστό ως replication primas kickstarts σε ένα μικρό τμήμα, ή ένα αστάρι.
Στο τμήμα εκκινητή, το ένζυμο ϋΝΑ πολυμεράση πολυμερίζεται τον αρχικό κλώνο ϋΝΑ. Λειτουργεί στην περιοχή όπου το DNA ξετυλίγεται, που ονομάζεται πιρούνι αναπαραγωγής. Τα νουκλεοτίδια πολυμερίζονται ξεκινώντας από το ένα άκρο της νουκλεοτιδικής αλυσίδας και η σύνθεση προχωρά μόνο σε μία κατεύθυνση του κλώνου (ο "οδηγός" κλώνος). Νέα νουκλεοτίδια ενώνουν τις αποκαλυπτόμενες βάσεις. Η αδενίνη (Α) συνδέεται με θυμίνη (Τ) και η κυτοσίνη (C) συνδέεται με γουανίνη (G). Για τον άλλο κλώνο, μπορούν να συντεθούν μόνο μικρά κομμάτια, τα οποία ονομάζονται θραύσματα Okazaki. Το ένζυμο DNA λιγάση εισέρχεται και ολοκληρώνει τον κλώνο "καθυστέρησης". Τα ένζυμα "διορθώνουν" το αναδιπλασιασμένο DNA και αφαιρούν το 99% των τυχόν σφαλμάτων που βρέθηκαν. Τα νέα σκέλη του DNA περιέχουν τις ίδιες πληροφορίες με το γονικό σκέλος. Πρόκειται για μια αξιοσημείωτη διαδικασία, που συμβαίνει συνεχώς σε πολλά εκατομμύρια κύτταρα.
Λόγω της ισχυρής σύνδεσης και της σταθερότητάς του, το DNA δεν μπορεί απλά να χωριστεί από μόνο του, αλλά μάλλον διατηρεί γενετικές πληροφορίες που μεταδίδονται σε νέα κύτταρα και απογόνους. Η εξαιρετικά αποτελεσματική έλικα έλικα καθιστά δυνατή τη διάσπαση του εξαιρετικά περιτυλιγμένου μορίου του DNA, έτσι ώστε η ζωή να μπορεί να συνεχιστεί.