תוֹכֶן
מאפיין כללי של תאים חיים הוא שהם מתחלקים. לפני שתא אחד יכול להפוך לשניים, על התא להכין עותק של ה- DNA שלו, או חומצה deoxyribonucleic, המכילה את המידע הגנטי שלו. תאים אוקריוטים אוגרים DNA בכרומוזומים הסגורים בקרומי גרעין התא. ללא מקורות שכפול מרובים, שכפול ייקח הרבה יותר זמן ומאט את צמיחת התאים.
DNA 101
DNA היא מולקולה ארוכת שרשרת עם עמוד שדרה של קבוצות סוכר ופוספטים לסירוגין. אחד מארבעה בסיסי נוקליאוטידים - מולקולות בצורת טבעת המכיל חנקן - תלוי מכל קבוצת סוכר. שני גדילי DNA יוצרים מבנה סליל כפול בו הבסיס בכל מיקום סוכר נקשר לבסיס המשלים שלו בגדיל האחות. מותר רק זיווגים מסוימים, כך שאם אתה מזהה בסיס בגדול אחד, אתה מכיר את הבסיס באותה מיקום בגדיל השני.
כרומוזומים
באיקריוטים, הכרומוזומים הם מבנים גליליים של כרומטין שהוא תערובת של DNA וחלבוני היסטון. בתאים אנושיים יש 23 זוגות כרומוזומים, חבר זוג אחד מכל הורה. כרומוזום אנושי מכיל כ -150 מיליון זוגות בסיס. הכרומטין מקופל בחוזקה כדי לדחוס את ה- DNA כך שהוא ישתלב בתא. אם הייתם מפרשים את כל ה- DNA בתא אנושי מקצה לקצה, הוא ימדד בערך מטר וחצי. כדי להתרחש שכפול, יש לפתוח את סליל ה- DNA רגע לפני ההעתקה.
שכפול
תאים אוקריוטיים מתחלפים בין צמיחה לחלוקה, ו- DNA משוכפל בשלב הגידול. ה- DNA נכנס למצב רגוע המאפשר גישה על ידי פולימראז DNA, האנזים המעתיק כל גדיל. אנזים אחר, helicase, מפריד תחילה בין שני העמדות באזור המכונה מקור שכפול. כל גדיל משמש כתבנית לחוט חדש עם רצף משלים של בסיסי נוקלאוטידים. בועעת שכפול המקיפה את מולקולת הפולימרז עוברת לאורך כל גדיל DNA במהלך פעולת ההעתקה. הגדילים הישנים והחדשים מכווצים זה לזה בחלק האחורי של הבועה.
דרישות תזמון
פולימראז DNA יכול לתמלל כרומוזומים אוקריוטיים בקצב של כ- 50 זוגות בסיס בשנייה. אם היה לכרומוזום רק מקור שכפול יחיד, היה לוקח כחודש להעתיק סליל DNA אחד. על ידי שימוש במקורות רבים, התא יכול לשכפל סליל בכשעה, מהירות מהירה פי 720. במהלך התהליך, בועות שכפול מרובות על כל כרומוזום מגררות אורכים קטנים של DNA המשוחקים יחד ליצירת המוצר המוגמר. היתרון של מקורות מרובים הוא בכך שהוא מאפשר חלוקת תאים מהירה יחסית וגידול אורגניזם. לדוגמה, אם אנושית תצטרך לשאת עובר במשך 540 שנה לפני שילדה אם הייתה צריכה להיות תלויה במוצא שכפול יחיד בכל כרומוזום.