Sisältö
Deoksiribonukleiinihappo (DNA) on erittäin vakaa kaksoisheeliksimolekyyli, joka käsittää elämän geneettisen materiaalin. Syy, että DNA on niin vakaa, on, että se on tehty kahdesta komplementaarisesta juosteesta ja niitä yhdistävistä emäksistä. DNA: n kiertynyt rakenne syntyy sokerifosfaattiryhmistä, joihin liittyy voimakkaita kovalenttisia sidoksia, ja tuhansista heikommista vedysidoksista, jotka liittyvät adeniinin ja tymiinin sekä sytosiinin ja guaniinin nukleotidiemäspariin.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Entsyymihelikaasi voi erottaa tiukasti sitoutuneen DNA: n kaksoisheeliksimolekyylin, mahdollistaen DNA: n replikaation.
DNA-juosteiden erottamisen tarve
Nämä tiukasti sidotut säikeet voidaan fyysisesti erottaa, mutta ne liittyisivät uudelleen kaksoiskierreeseen niiden sidosten vuoksi. Samoin lämpö voi aiheuttaa kahden juosteen erottumisen tai “sulamisen”. Mutta jotta solut jakautuvat, DNA on kopioitava. Tämä tarkoittaa, että on oltava tapa erottaa DNA: ta paljastamaan sen geneettinen koodi ja tehdä uusia kopioita. Tätä kutsutaan replikaatioksi.
DNA-helikaasin työ
Ennen solunjakoa DNA: n replikaatio alkaa. Käynnistysproteiinit alkavat purkaa osaa kaksoiskierroksesta, melkein kuin vetoketju puretaan. Entsyymiä, joka voi suorittaa tämän työn, kutsutaan DNA-helikaasiksi. Nämä DNA-helikaasit purkavat DNA: n sinne, missä se on syntetisoitava. Helikaasit tekevät tämän hajottamalla nukleotidiemäsparin vety- sidokset, jotka pitävät kaksi DNA-juostetta yhdessä. Se on prosessi, joka käyttää adenosiinitrifosfaatti (ATP) -molekyylien energiaa, joka antaa voiman kaikille soluille. Yksittäiset säikeet eivät saa palata superkelattuun tilaan. Itse asiassa entsyymi gyraasi astuu sisään ja rentouttaa kierre.
DNA kopiointi
Kun emäsparit ovat paljastuneet DNA-helikaasilla, ne voivat sitoutua vain komplementaarisiin emäksensä. Siksi jokainen polynukleotidiketju tarjoaa templaatin uudelle, komplementaariselle puolelle. Tässä vaiheessa primaasina tunnettu entsyymi aloittaa replikaation lyhyellä segmentillä tai alukkeella.
Alukesegmentissä entsyymi-DNA-polymeraasi polymeroi alkuperäistä DNA-juostetta. Se toimii alueella, jossa DNA on heikentymässä, jota kutsutaan replikaatiohaarukkoksi. Nukleotidit polymeroidaan alkaen nukleotidiketjun toisesta päästä, ja synteesi etenee vain juosteen yhdessä suunnassa (”johtava” juoste). Uudet nukleotidit liittyvät paljastettuihin emäksiin. Adeniini (A) liittyy tymiinin (T) kanssa ja sytosiini (C) yhtyy guaniinin (G) kanssa. Toiselle juosteelle voidaan syntetisoida vain lyhyitä kappaleita, ja näitä kutsutaan Okazaki-fragmentteiksi. Entsyymi-DNA-ligaasi saapuu ja täydentää ”jäljellä olevaa” juostetta. Entsyymit “korjaavat” replikoidun DNA: n ja poistavat 99 prosenttia löydetyistä virheistä. Uudet DNA-juosteet sisältävät saman tiedon kuin emoketju. Tämä on merkittävä prosessi, jota esiintyy jatkuvasti miljoonissa soluissa.
Vahvan sitoutumisensa ja stabiilisuutensa vuoksi DNA ei voi yksinkertaisesti hajottaa itsestään, vaan pikemminkin säilyttää geneettisen tiedon siirtämistä uusille soluille ja jälkeläisille. Erittäin tehokas entsyymihelikaasi mahdollistaa valtavasti kelautuneen DNA-molekyylin hajoamisen, jotta elämä voi jatkua.