En allmän egenskap hos levande celler är att de delar sig. Innan en cell kan omvandlas till två måste cellen göra en kopia av sitt DNA, eller deoxiribonukleinsyra, som innehåller dess genetiska information. Eukaryota celler lagrar DNA i kromosomer som är inneslutna i membran i en cellkärna. Utan flera replikations ursprung, skulle replikationen ta mycket längre tid och sakta ner celltillväxten.

DNA 101

DNA är en långkedjig molekyl med en ryggrad av växelsocker och fosfatgrupper. En av fyra nukleotidbaser - ringformade molekyler innehållande kväve - hänger av varje sockergrupp. Två strängar av DNA bildar en dubbelhelikixstruktur, i vilken basen vid varje sockerplats binds till dess komplementära bas på systerskretsen. Bara vissa parningar är tillåtna, så om du identifierar en bas på en sträng, känner du basen i samma position på den andra strängen.

Kromosomer

I kretsarna är kromosomer cylindriska strukturer av kromatin, som är en blandning av DNA och histonproteiner. Mänskliga celler har 23 par kromosomer, ett par medlem från varje förälder. En mänsklig kromosom innehåller cirka 150 miljoner baspar. Kromatinet viks hårt för att komprimera DNA så att det passar in i en cell. Om du lagde slutet för att avsluta allt DNA i en mänsklig cell, skulle det mäta ca 6 fot. För att replikation ska ske måste DNA-helixen vara avkollade precis före kopiering.

Replikation

Eukaryota celler växlar mellan tillväxt och delning och DNA replikeras under tillväxtfasen. DNA: n går in i ett avslappnat tillstånd som tillåter åtkomst av DNA-polymeras, enzymet som kopierar varje sträng. Ett annat enzym, helikas, separerar först de två stånden i en region som kallas ett replikations ursprung. Varje sträng tjänar som en mall för en ny sträng med en komplementär sekvens av nukleotidbaser. En replikationsbubbla som omger polymerasmolekylen rör sig längs varje DNA-sträng under kopieringsoperationen. De gamla och nya trådarna zip ihop på baksidan av bubblan.

Tidskrav

DNA-polymeras kan transkribera eukaryotiska kromosomer med en hastighet av cirka 50 baspar per sekund. Om kromosomen hade ett enda replikationsstart, skulle det ta ungefär en månad att kopiera en DNA-helix. Genom att använda flera ursprung kan cellen replikera en helix på ungefär en timme, en 720-faldig upplösning. Under processen bryts flera replikationsbubblor på varje kromosom ut små DNA-längder, som sedan samlas ihop för att bilda den färdiga produkten. Fördelen med flera ursprung är att det möjliggör relativt snabb celldelning och organismtillväxt. Till exempel skulle en människa behöva bära foster i 540 år innan hon föddes om hon var beroende av ett enda replikationsstart på varje kromosom.