Sisu
Deoksüribonukleiinhape (DNA) on väga stabiilne, topeltheeliksiga molekul, mis sisaldab elu geneetilist materjali. Põhjus, miks DNA on nii stabiilne, on see, et see koosneb kahest komplementaarsest ahelast ja neid ühendavatest alustest. DNA keerdunud struktuur tuleneb suhkru fosfaatrühmadest, mis on ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega, ja tuhandetest nõrgematest vesiniksidemetest, mis ühinevad vastavalt adeniini ja tümiini ning tsütosiini ja guaniini nukleotiidide aluspaaridega.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Ensüümi helikaas võib eraldada tihedalt seotud DNA topeltheeliksi molekuli, võimaldades DNA replikatsiooni.
DNA ahelate eraldamise vajadus
Neid tihedalt seotud ahelaid saab füüsiliselt eraldada, kuid nad ühenduksid oma sidemete tõttu taas kahekordseks spiraaliks. Samamoodi võib kuumus põhjustada kahe ahela eraldumise või “sulamise”. Kuid rakkude jagunemiseks tuleb DNA replitseerida. See tähendab, et DNA geneetilise koodi paljastamiseks ja uute koopiate tegemiseks peab olema võimalus eraldada DNA. Seda nimetatakse replikatsiooniks.
DNA Helikaasi töö
Enne rakkude jagunemist algab DNA replikatsioon. Initsiaatorvalgud hakkavad lahti kerima kahekordse spiraali osas, peaaegu nagu tõmblukk oleks lahti tõmmatud. Ensüümi, mis seda tööd suudab teha, nimetatakse DNA helikaasiks. Need DNA helikaasid koormavad DNA kokku seal, kus seda on vaja sünteesida. Helikaasid teevad seda, lõhkudes nukleotiidide aluspaaride vesiniksidemeid, mis hoiavad DNA kahte ahelat koos. See on protsess, mis kasutab adenosiintrifosfaadi (ATP) molekulide energiat, mis toidab kõiki rakke. Üksikutel ahelatel ei ole lubatud ülekeeratud olekusse naasta. Tegelikult astub ensüümi güraas sisse ja lõdvestab spiraali.
DNA replikatsioon
Kui alusheksapaarid on DNA helikasega paljastatud, saavad nad seostuda ainult oma komplementaarsete alustega. Seetõttu annab iga polünukleotiidi ahel matriitsi uuele komplementaarsele küljele. Sel hetkel alustab primaasina tuntud ensüüm replikatsiooni lühikeses segmendis ehk praimerit.
Praimeri segmendis polümeriseerib ensüümi DNA polümeraas algset DNA ahelat. See töötab piirkonnas, kus DNA lõdvestub, mida nimetatakse replikatsioonikahvliks. Nukleotiidid polümeriseeritakse, alustades nukleotiidahela ühest otsast, ja süntees toimub ahela ainult ühes suunas (“juhtiv” ahel). Uued nukleotiidid liituvad ilmutatud alustega. Adeniin (A) ühineb tümiiniga (T) ja tsütosiin (C) ühineb guaniiniga (G). Teise ahela puhul saab sünteesida ainult lühikesi tükke ja neid nimetatakse Okazaki fragmentideks. Ensüümi DNA ligaas siseneb ja viib lõpule "mahajäänud" ahela. Ensüümid “korrigeerivad” replitseeritud DNA-d ja eemaldavad 99 protsenti leitud vigadest. Uued DNA ahelad sisaldavad sama teavet nagu lähteahel. See on tähelepanuväärne protsess, mis toimub pidevalt paljudes miljonites rakkudes.
Tugeva sideme ja stabiilsuse tõttu ei saa DNA lihtsalt iseseisvalt laguneda, vaid pigem säilitab geneetilise teabe edastamiseks uutele rakkudele ja järeltulijatele. Ülimalt efektiivne ensüüm Helikaas võimaldab tohutult keritud DNA molekuli lagundada, et elu saaks jätkuda.