Mechanizm replikacji DNA

Informacja genetyczna zapisana jest w sekwencji nukleotydów w DNA. Cząsteczke DNA tworzą dwie nici polinukleotydowe połączone wiązaniami wodorowymi między komplementarnymi parami zasad. Pojedyńczej nici DNA nukleotydy są ze sobą połączone wiązaniami kowalencyjnymi w ten sposób, że cząsteczki cukru są ułożone na zmianę z resztami fosforowymi. Zasady azotowe są odchylone od utworzonej w ten sposób długiej cząsteczki. Cząsteczka DNA niesie w sobie informacje potrzebną do wiernego kopiowania swych sekwencji komplementarnych zasad azotowych co sugeruje prosty mechanizm wiernej replikacji polegający na rozkręceniu podwójnej helisy i do każdej z nici służącej jako matryca dobudowywanie nowej nici komplementarnej. W rezultacie powstają dwa odcinki dwuniciowej cząsteczki o sekwencji nukleotydów identycznej z sekwencją macierzystą. Taki sposób replikacji nazywamy replikacją semikonserwatywną, gdyż cząsteczki potomne są tylko w połowie nowe a w połowie zbudowane są ze starej cząsteczki macierzystej. Replikacja DNA nie rozpoczyna się w dowolnym miejscu. Wyróżnia się odcinki o długości od 200-300 nukleotydów, do których przyłączają się enzymy replikacyjne - polimeraza DNA - katalizująca reakcje łączenia się nukleotydów. Są to miejsca inicjacji replikacji. Punkty rozdwojenia się starej nici, czyli widełki replikacyjne przesuwają się w dwie strony. Polimeraza DNA potrafi poruszać się po starej nici tylko w jednym kierunku, czyli dobudowuje nukleotydy tylko na jednej nici. Na drugiej nici synteza przebiega w kierunku przeciwnym, czyli od widełek replikacyjnych i odbywa się poprzez tworzenie krótkich łańcuchów nukleotydowych łączonych w jedną nić. Enzymem uczestniczącym w tym procesie jest ligaza. Błąd w replikacji zdarza się 1 na miliard nukleotydów, ponieważ istnieje mechaniżm korekcyjny, który natychmiast usuwa błędy.