Obsah
Kyselina deoxyribonukleová (DNA) je vysoko stabilná molekula dvojitej špirály, ktorá obsahuje genetický materiál života. Dôvod, prečo je DNA taká stabilná, je, že je tvorená dvoma komplementárnymi vláknami a bázami, ktoré ich spájajú. Krútená štruktúra DNA vzniká zo skupín fosfátov cukru spojených silnými kovalentnými väzbami a tisíckami slabších vodíkových väzieb, ktoré sa pripájajú k párom nukleotidovej bázy adenínu a tymínu a cytozínu a guanínu.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Enzým helikáza môže separovať pevne viazanú molekulu dvojitej špirály DNA, čo umožňuje replikáciu DNA.
Potreba oddeliť reťazce DNA
Tieto pevne zviazané vlákna sa môžu fyzicky od seba odtrhnúť, ale vďaka svojim väzbám by sa znova pripojili k dvojitej špirále. Podobne teplo môže spôsobiť, že sa tieto dva reťazce oddelia alebo „roztavia“. Aby sa bunky mohli deliť, musí sa replikovať DNA. To znamená, že existuje spôsob, ako DNA oddeliť, aby sa odhalil jej genetický kód, a vytvoriť nové kópie. Toto sa nazýva replikácia.
Úloha DNA helikázy
Pred delením buniek začína replikácia DNA. Iniciátorové proteíny sa začínajú rozvíjať časť dvojitej špirály, takmer ako rozopínaný zips. Enzým, ktorý dokáže túto úlohu vykonávať, sa nazýva DNA helikáza. Tieto DNA helikózy rozbalia DNA tam, kde je potrebné ju syntetizovať. Helikázy to robia tak, že rozbijú vodíkové väzby nukleotidových párov báz, ktoré držia dva vlákna DNA pohromade. Je to proces, ktorý využíva energiu molekúl adenozíntrifosfátu (ATP), ktoré poháňajú všetky bunky. Jednotlivé vlákna sa nemôžu vrátiť do supercoiled stavu. Enzým gyráza v skutočnosti vstúpi do špirály a uvoľní ju.
Replikácia DNA
Akonáhle sú páry báz odhalené DNA helikázou, môžu sa viazať iba so svojimi komplementárnymi bázami. Preto každé polynukleotidové vlákno poskytuje templát pre novú komplementárnu stranu. V tomto okamihu enzým známy ako primáza začína replikáciu na krátkom segmente alebo priméri.
V segmente priméru enzým DNA polymeráza polymerizuje pôvodné vlákno DNA. Funguje v oblasti, kde sa DNA odvíja, nazýva sa replikačná vidlica. Nukleotidy sú polymerizované počnúc jedným koncom nukleotidového reťazca a syntéza prebieha iba v jednom smere vlákna („vedúce“ vlákno). Nové nukleotidy sa pripájajú k odhaleným bázam. Adenín (A) sa spája s tymínom (T) a cytozín (C) sa spája s guanínom (G). Pre druhý reťazec sa dajú syntetizovať iba krátke kúsky, ktoré sa nazývajú fragmenty Okazaki. Enzým DNA ligáza vstupuje a dokončí „lagging“ vlákno. Enzýmy „korigujú“ replikovanú DNA a odstraňujú 99 percent všetkých nájdených chýb. Nové vlákna DNA obsahujú rovnaké informácie ako pôvodné vlákna. Toto je pozoruhodný proces, ktorý sa neustále vyskytuje v mnohých miliónoch buniek.
Vďaka svojej silnej väzbe a stabilite sa DNA nemôže jednoducho rozpadnúť sama osebe, ale skôr zachováva genetické informácie, ktoré sa majú prenášať do nových buniek a potomkov. Vysoko účinná enzýmová helikáza umožňuje oddeľovanie ohromne stočenej molekuly DNA, takže život môže pokračovať.