DNR yra genetinė medžiaga, apibrėžianti kiekvieną ląstelę. Prieš a ląstelė kopijos ir yra padalijamos į naujas dukros ląstelės per bet kurią mitozė arba mejozė, biomolekulės ir organelės turi būti nukopijuotos, kad būtų paskirstytos tarp langelių. DNR, rasta branduolys, turi būti pakartotos, kad būtų užtikrinta, jog kiekviena nauja ląstelė gauna teisingą skaičių chromosomos. DNR dubliavimosi procesas vadinamas DNR replikacija. Replikacija atliekama keliais etapais, kurie apima kelis baltymai vadinami replikacijos fermentais ir RNR. Eukariotų ląstelėse, tokiose kaip gyvūnų ląstelės ir augalų ląstelės, DNR replikacija vyksta S fazė tarpfazėje metu ląstelių ciklas. DNR replikacijos procesas yra gyvybiškai svarbus ląstelių augimui, atstatymui ir dauginimuisi organizmuose.
DNR arba dezoksiribonukleino rūgštis yra tam tikros rūšies molekulė, vadinama nukleino rūgštis. Jį sudaro 5 anglies deoksiribozės cukrus, fosfatas ir azotinė bazė. Dvisluoksnę DNR sudaro dvi spiralinės nukleorūgščių grandinės, susuktos į a
dviguba spiralė figūra. Šis sukimas leidžia DNR būti kompaktiškesnei. Tam, kad tilptų branduolyje, DNR yra supakuota į sandariai susuktas struktūras, vadinamas chromatinas. Chromatinas kondensuojasi sudarydamas chromosomos ląstelių dalijimosi metu. Prieš DNR replikaciją, chromatinas atsilaisvina, suteikdamas ląstelių replikacijos mechanizmams prieigą prie DNR gijų.Prieš DNR replikaciją, dvigubos grandinės molekulė turi būti „išpakuota“ į dvi atskiras gijas. DNR yra keturios bazės, vadinamos adeninas (A), timinas (T), citozinas (C) ir guaninas (G) kurios sudaro poras tarp dviejų sruogų. Tik adeninas porose su timinu ir citozinas jungiasi tik su guaninu. Norint atsukti DNR, šią bazių porų sąveiką reikia nutraukti. Tai atlieka fermentas, žinomas kaip DNR helikazė. DNR helikazė ardo vandenilio rišimas tarp pagrindo porų, kad sruogos būtų atskirtos į Y formą, vadinamą replikacijos šakutė. Ši sritis bus replikacijos pradžios šablonas.
DNR yra kryptingas abiem sruogomis, žymimas 5 'ir 3' galu. Šis žymėjimas reiškia, kuri šoninė grupė yra prijungta prie DNR stuburo. 5 'pabaiga turi fosfato (P) grupę, o 3 'pabaiga turi prijungtą hidroksilo (OH) grupę. Šis kryptingumas yra svarbus replikacijai, nes jis eina tik 5–3 kryptimis. Tačiau šakutės replikacija yra kryptinė; viena gija orientuota 3 '- 5' kryptimi (pirmaujanti gija) o kitas orientuotas nuo 5 'iki 3' (atsilikusi styga). Todėl abi pusės pakartojamos dviem skirtingais procesais, kad būtų galima pritaikyti krypčių skirtumą.
Pirmiausia yra paprasčiausia pakartoti. Atskyrus DNR grandines, susidaro trumpas gabalėlis RNR vadinama a gruntas jungiasi su 3 'stygos galu. Gruntas visada jungiasi kaip atspirties taškas. Pradmenis sukuria fermentas DNR pradžia.
Fermentai, žinomi kaip DNR polimerazės yra atsakingi už naujos krypties kūrimą procesą, vadinamą pailgėjimu. Yra penki žinomi DNR polimerazių tipai bakterijos ir žmogaus ląstelės. Esant tokioms bakterijoms kaip E. coli, III polimerazė yra pagrindinis replikacijos fermentas, o I, II, IV ir V polimerazės yra atsakingos už klaidų tikrinimą ir taisymą. DNR polimerazė III jungiasi prie stygos pradmens vietoje ir replikacijos metu pradeda pridėti naujų bazių porų, papildančių juostelę. Eukariotų ląstelėse pirminės polimerazės, dalyvaujančios DNR replikacijoje, yra alfa, delta ir epsilonas. Kadangi replikacija vyksta 5 '- 3' kryptimi priekinėje sruogoje, naujai suformuota gija yra tęstinė.
atsilikusi styga pradeda replikaciją surišdamas kelis pradmenis. Kiekvienas gruntas yra tik keli pagrindai. Tada DNR polimerazė prideda DNR gabalus, vadinamus Okazaki fragmentai, į grandinę tarp pradmenų. Šis replikacijos procesas yra nepertraukiamas, nes naujai sukurti fragmentai yra atskirti.
Susiformavus tiek ištisinėms, tiek pertraukiamoms sruogoms, vadinamas fermentas egzonukleazė pašalina visus RNR pradmenis iš pradinių sruogų. Tada šie pradmenys pakeičiami atitinkamomis bazėmis. Kita egzonukleazė „koreguoja“ naujai suformuotą DNR, kad patikrintų, pašalintų ir pakeistų bet kokias klaidas. Kitas fermentas vadinamas DNR ligazė sujungia „Okazaki“ fragmentus ir sudaro vieną vieningą giją. Linijinės DNR galai kelia problemą, nes DNR polimerazė gali pridėti nukleotidus tik 5–3 ′ kryptimi. Pradinių sruogų galus sudaro pakartotos DNR sekos, vadinamos telomerais. Telomerai veikia kaip apsauginiai dangteliai chromosomų pabaigoje, kad būtų išvengta netoliese esančių chromosomų susiliejimo. Ypatingas DNR polimerazės fermento tipas vadinamas telomerazė katalizuoja telomerų sekų sintezę DNR galuose. Užbaigus pradinę grandinę ir ją papildančią DNR grandinę, ji susisuka į pažįstamą dviguba spiralė figūra. Galų gale replikacija sukuria dvi DNR molekulės, kiekvienoje yra viena grandinė iš pirminės molekulės ir viena nauja grandinė.
DNR replikacija yra tapačių gamyba DNR sraigtasparniai iš vienos dvigubos grandinės DNR molekulės. Kiekviena molekulė susideda iš pradinės molekulės stygos ir naujai suformuotos grandinės. Prieš replikaciją, DNR atsiskiria ir sruogos atsiskiria. Susidaro replikacijos šakutė, kuri naudojama kaip replikacijos šablonas. Pradmenys jungiasi prie DNR, o DNR polimerazės prideda naujas nukleotidų sekas 5 ′ - 3 ′ kryptimi.
Šis papildymas yra nepertraukiamas pirmaujančioje dalyje ir fragmentiškai atsiliekančioje dalyje. Kai DNR sruogos pailgėja, sruogos yra tikrinamos, ar nėra klaidų, pataisomos, o prie DNR galų pridedamos telomerų sekos.