Inhoud
Een algemeen kenmerk van levende cellen is dat ze zich delen. Voordat een cel in twee kan veranderen, moet de cel een kopie maken van zijn DNA, of deoxyribonucleïnezuur, dat zijn genetische informatie bevat. Eukaryotische cellen slaan DNA op in chromosomen die zijn ingesloten in de membranen van een celkern. Zonder oorsprong van meerdere replicaties zou replicatie veel langer duren en de celgroei vertragen.
DNA 101
DNA is een langketenige molecule met een ruggengraat van alternerende suiker- en fosfaatgroepen. Een van de vier nucleotidebasen - ringvormige moleculen die stikstof bevatten - hangt af van elke suikergroep. Twee strengen van DNA vormen een dubbele helixstructuur waarin de basis op elke suikerlocatie bindt aan zijn complementaire basis op de zusterstreng. Alleen bepaalde paren zijn toegestaan, dus als u een basis op één streng identificeert, weet u de basis op dezelfde positie op de andere streng.
chromosomen
In eukaryoten zijn chromosomen cilindrische structuren van chromatine, een mengsel van DNA en histon-eiwitten. Menselijke cellen hebben 23 paar chromosomen, een paar leden van elke ouder. Een menselijk chromosoom bevat ongeveer 150 miljoen basenparen. De chromatine is strak gevouwen om het DNA te comprimeren zodat het in een cel past. Als je alles op een rij zou zetten om alle DNA in een menselijke cel te beëindigen, zou het ongeveer 6 voet meten. Om replicatie te laten plaatsvinden, moet de DNA-helix net voor het kopiëren worden opgerold.
kopiëren
Eukaryotische cellen wisselen af tussen groei en deling en DNA wordt tijdens de groeifase gerepliceerd. Het DNA komt in een ontspannen toestand die toegang mogelijk maakt door DNA-polymerase, het enzym dat elke streng kopieert. Een ander enzym, helicase, scheidt eerst de twee tribunes in een gebied dat replicatieoorsprong wordt genoemd. Elke streng dient als een sjabloon voor een nieuwe streng met een complementaire sequentie van nucleotidebasen. Een replicatiebel rond het polymerasemolecuul beweegt langs elke DNA-streng tijdens de kopieerbewerking. De oude en nieuwe strengen ritselen samen aan de achterkant van de bubbel.
Timing Vereisten
DNA-polymerase kan eukaryote chromosomen transcriberen met een snelheid van ongeveer 50 basenparen per seconde. Als het chromosoom maar één replicatieoorsprong had, zou het ongeveer een maand duren om één DNA-helix te kopiëren. Door meerdere oorsprong te gebruiken, kan de cel een helix repliceren in ongeveer een uur, een 720-voudige versnelling. Tijdens het proces maken meerdere replicatiebellen op elk chromosoom kleine stukjes DNA die vervolgens aan elkaar worden gesplitst om het eindproduct te vormen. Het voordeel van meerdere oorsprong is dat het relatief snelle celdeling en groei van organismen mogelijk maakt. Een menselijke moeder zou bijvoorbeeld 540 jaar voor de geboorte een foetus moeten dragen als ze afhankelijk moest zijn van één replicatieoorsprong op elk chromosoom.