תוֹכֶן
חומצה Deoxyribonucleic (DNA) היא מולקולת הסליל הכפולה היציבה ביותר הכוללת את החומר הגנטי של החיים. הסיבה ש- DNA כל כך יציב היא שהיא עשויה משני גדילים משלימים והבסיסים המחברים ביניהם. המבנה המעוות של DNA נובע מקבוצות פוספט סוכר שאליהן מצטרפות קשרים קוולנטיים חזקים, ואלפי קשרי מימן חלשים יותר המצטרפים לזוגות הבסיס של נוקלאוטידים של אדנין ותמין, וציטוזין וגואנין בהתאמה.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
מסגרת האנזים יכולה להפריד בין מולקולת הסליל הכפול של ה- DNA הקשור היטב, ומאפשרת שכפול של ה- DNA.
הצורך להפריד בין גדילי DNA
קווצות אלה הצמודות לחוזקה ניתנות להתנתקות פיזית, אך הן ישובו שוב לסליל כפול בגלל קשריהן. באופן דומה, חום יכול לגרום לשני הגדילים להיפרד או "להמיס". אך כדי שהתאים יתפלגו, יש לשכפל את ה- DNA. המשמעות היא שצריכה להיות דרך להפריד בין ה- DNA כדי לחשוף את הקוד הגנטי שלה, ולעשות עותקים חדשים. זה נקרא שכפול.
תפקידו של הליקייס DNA
לפני חלוקת התא מתחיל שכפול ה- DNA. חלבוני היוזם מתחילים לפרוק חלק מהליל הכפול, כמעט כמו רוכסן שנפתח. האנזים שיכול לבצע את העבודה הזו נקרא מסוק DNA. מסוקי ה- DNA הללו פותחים את ה- DNA במקום בו הוא צריך לסנתז. המסוקים עושים זאת על ידי שבירת קשר הבסיס של נוקליאוטידים הקשורים למימן המחזיקים את שני גדילי ה- DNA יחד. זהו תהליך שמשתמש באנרגיה של מולקולות אדנוזין טריפוספט (ATP), המפעילות את כל התאים. אין לחלקים הבודדים לחזור למצב מפותל-על. למעשה, האנזים ג'ירז נכנס פנימה ומרפה את הסליל.
שכפול הדנ"א
ברגע שזוגות הבסיס נחשפים על ידי מסוק ה- DNA, הם יכולים רק להיקשר לבסיסים המשלימים שלהם. לכן כל גדיל פולינוקלאוטידי מספק תבנית לצד חדש ומשלים. בשלב זה, האנזים המכונה שכפול primase kickstarts על קטע קצר, או פריימר.
בקטע פריימר, האנזים DNA פולימראז מפולימר את גדיל ה- DNA המקורי. זה עובד באזור בו ה- DNA נפתח, המכונה מזלג השכפול. הנוקלאוטידים מפולימרים החל מקצה האחד של שרשרת הנוקלאוטידים, והסינתזה מתקדמת בכיוון אחד בלבד של הגדיל (הגדיל "המוביל"). נוקלאוטידים חדשים מצטרפים לבסיסים שנחשפו. אדנין (A) מצטרף לתימין (T), וציטוזין (C) מצטרף לגואנין (G). עבור הגדיל השני ניתן רק לסנתז חתיכות קצרות, ואלה נקראות שברי אוקזאקי. האנזים DNA ligase נכנס ומשלים את גדיל "הפיגור". אנזימים "מגהים" את ה- DNA המשוכפל ומסירים 99 אחוז מהשגיאות שנמצאו. גדילי ה- DNA החדשים מכילים אותו מידע כמו גדיל האב. זהו תהליך יוצא דופן, המתרחש ללא הרף במיליוני תאים רבים.
בגלל ההתקשרות החזקה ויציבותו, ה- DNA לא יכול פשוט להתפרק מעצמו, אלא לשמר מידע גנטי שיועבר לתאים וצאצאים חדשים. הלזיית האנזים היעילה ביותר מאפשרת את פירוק מולקולת ה- DNA המפותלת בצורה אדירה, כך שהחיים יוכלו להמשיך.