L'acido desossiribonucleico (DNA) è la molecola a doppia elica altamente stabile che comprende il materiale genetico della vita. La ragione per cui il DNA è così stabile è che è composta da due filamenti complementari e le basi che li connettono. La struttura a spirale del DNA deriva da gruppi di fosfato di zucchero uniti da forti legami covalenti e da migliaia di legami idrogeno più deboli che si uniscono alle coppie basi nucleotidiche di adenina e timina e citosina e guanina, rispettivamente.

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L'enzima elicasi può separare la molecola a doppia elica strettamente legata del DNA, consentendo la replica del DNA.

La necessità di separare i fili del DNA

i fili strettamente legati possono essere separati fisicamente, ma si ricongiungono nuovamente a doppia elica a causa dei loro legami. Allo stesso modo, il calore può causare la separazione dei due filamenti o "sciogliersi". Ma affinché le cellule si dividano, il DNA deve essere replicato. Ciò significa che deve esserci un modo per separare il DNA per rivelare il suo codice genetico e fare nuove copie. Questo è chiamato replicazione.

Il lavoro dell'elicasi del DNA

Prima della divisione cellulare, inizia la replicazione del DNA. Le proteine ​​dell'iniziatore iniziano a dispiegare parte della doppia elica, quasi come se una cerniera fosse decompressa. L'enzima che può svolgere questo lavoro è chiamato DNA helicase. Queste eliche di DNA decomprimono il DNA dove deve essere sintetizzato. Le eliche fanno ciò rompendo i legami idrogeno della coppia di basi nucleotide che tengono insieme i due filamenti di DNA. È un processo che utilizza l'energia delle molecole di adenosina trifosfato (ATP), che alimentano tutte le cellule. I singoli filamenti non sono autorizzati a tornare ad uno stato di superavvolgimento. Infatti, l'enzima girasi interviene e rilassa l'elica.

Replicazione del DNA

Una volta che le coppie di basi vengono rivelate dall'elicasi del DNA, possono legarsi solo con le loro basi complementari. Pertanto ciascun filamento polinucleotidico fornisce un modello per un nuovo lato complementare. A questo punto, l'enzima noto come primase avvia la replicazione su un segmento corto, o primer.

Al segmento primer, l'enzima DNA polimerasi polimerizza il filamento originale del DNA. Funziona nell'area in cui si svolge il DNA, chiamato fork di replica. I nucleotidi sono polimerizzati a partire da un'estremità della catena nucleotidica e la sintesi procede in una sola direzione del filo (il filo "principale"). Nuovi nucleotidi si uniscono alle basi rivelate. Adenina (A) si unisce alla timina (T) e la citosina (C) si unisce alla guanina (G). Per l'altro filone, solo i pezzi corti possono essere sintetizzati e questi sono chiamati frammenti di Okazaki. L'enzima DNA ligase entra e completa il filo "ritardante". Gli enzimi "correggono" il DNA replicato e rimuovono il 99 percento degli errori trovati. I nuovi filamenti di DNA contengono le stesse informazioni del filamento madre. Questo è un processo notevole, che si verifica costantemente in molti milioni di cellule.

A causa del suo forte legame e stabilità, il DNA non può semplicemente frantumarsi da solo, ma conserva le informazioni genetiche da trasmettere a nuove cellule e discendenti. L'enzima helicase altamente efficiente rende possibile la rottura della molecola di DNA tremolante, in modo che la vita possa continuare.