תוֹכֶן
חומצה דהוקסיריבונוקלאית, או DNA, מכילה את המידע הגנטי שנמסר מדור לדור. בגופך, כל תא מכיל לפחות קבוצה אחת מכל השלמה הגנטית שלך, שוכנת ב -23 כרומוזומים שונים. למעשה, לרוב התאים שלך יש שתי מערכות, אחת מכל הורה. לפני שתא יכול להתחלק, עליו לשכפל במדויק את ה- DNA שלו כך שכל תא בת תקבל מידע גנטי מלא ונכון. שכפול ה- DNA כולל תהליך הגהה המסייע להבטיח דיוק.
מבנה DNA
DNA הוא מולקולה ארוכה עם עמוד שדרה של קבוצות סוכר ופוספט לסירוגין. אחד מארבעה בסיסי נוקליאוטידים - אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C) ותימין (T) - תלוי מכל יחידת סוכר. רצף ארבעת הבסיסים יוצר את הקוד הגנטי לייצור חלבונים. הנוקלאוטידים של שני גדילי DNA נקשרים זה לזה ויוצרים את מבנה הסליל הכפול המוכר. כללי ההתאמה הבסיסית מחייבים ש- A יחייב רק עם T ו- C רק ייקשר עם G. התא צריך לציית לכללי ההתאמה הללו במהלך שכפול כדי לשמור על דיוק ולהימנע ממוטציות.
שכפול
ההעתקה היא שמרנית למחצה: הסיבוכים המשוכפלים לאחרונה מכילים גדיל מקורי וחוט סינתזה חדש. הגדיל המקורי משמש כתבנית ליצירת הגדיל החדש. אנזימים של הליקייס פורסים את מבנה הסליל הכפול כדי לחשוף את שני גדילי התבנית. האנזים DNA פולימראז אחראי על קריאת כל נוקליאוטיד על גדיל התבנית והוספת הבסיס המשלים בגדיל החדש המתארך. לדוגמא, כאשר הפולימראז נתקל בבסיס G על גדיל התבנית, הוא מוסיף לחוט החדש יחידת סוכר-פוספט המכילה בסיס C.
הגהה
פולימראז DNA הוא אנזים מדהים. לא רק שהוא מרכיב גדילי DNA חדשים בסיס אחד בכל פעם, הוא גם מגיה את הגדיל החדש ככל שהוא מתקדם. האנזים יכול לאתר בסיס שגוי בגדיל החדש, לגבות יחידת סוכר אחת, להחליק את הבסיס הרע, להחליף אותו בבסיס הנכון ולחדש לשכפל את גדיל התבנית. היכולת לחסל את הבסיס הלא נכון, הנקרא פעילות אקסונוקליז, מובנית בתוך מתחמי ה- Polymerase DNA. הגהה מביאה לשיעור דיוק של כ 99 אחוז.
תיקון אי התאמה
שכפול מדויק חשוב מספיק כדי שהתאים פיתחו מנגנון תיקון שני שגיאות הנקרא תיקון אי התאמה של DNA כדי לתקן את הטעויות ש- DNA פולימראז מפספס. מכונות התיקון מזהות אי התאמות על ידי בדיקת מבנה סליל ה- DNA אם הוא עיוותים. משפחת האנזימים של מוט מגלה אי התאמה, מזהה את הגדיל שהועתק לאחרונה, מוצאת מיקום מתאים לניקוע גדיל ומסלקת את החלק המכיל את חוסר ההתאמה. לאחר מכן מחולל DNA פולימראז מחדש את החלק שהוסר. שלא כמו בתיקון הבסיסי היחיד שמבצע פולימראז DNA תוך הגהה, מנגנון תיקון אי התאמה עשוי להחליף אלפי בסיסים כדי לבצע תיקון אחד.