Розмноження ДНК (реплікація)

Важливо те, що структура ДНК, відкрита Вотсоном і Криком, багато прояснила щодо різних механізмів функціонування цієї молекули в клітині. ДНК як кодує генетичну інформацію, а й самовідтворюється (подвоюється) при кожному клітинному розподілі. І незабаром вже було експериментально встановлено, що одночасно з розподілом клітини ДНК знімає з самої себе точні копії в процесі подвоєння, абореплікації. Під час клітинного поділу слабкі зв'язки між двома ланцюгами подвійної спіралі ДНК руйнуються, у результаті нитки поділяються. Потім на кожній з них будується другий «дочірній» (комплементарний) ланцюг ДНК. Внаслідок цього молекула ДНК подвоюється, як і клітина, і в обох клітинах виявляється по одній повній копії ДНК. Копії мають бути повністю ідентичними, щоб зберегти всю генетичну інформацію.

Процес реплікації відіграє ключову роль у збереженні однієї і тієї ж генетичної інформації в різних клітинах, що утворюються при їхньому розподілі. Загалом художньо він зображений на рис. 5. Однак реальні механізми реплікації досить складні, і досі ще не всі тонкі деталі цього процесу відомі, особливо стосовно геномів вищих тварин організмів, включаючи людину.

Мал. 5. Схема реплікації ДНК

У загальному вигляді цей процес виглядає так. У кожній хромосомі ДНК подвоюється не з початку до кінця, а окремими шматками (репліконами ). Середній розмір реплікону становить близько 30 мкм. Тим самим у складі геному людини має зустрічатися понад 50 000 репліконів, ділянок ДНК, які синтезуються у ядрі як незалежні одиниці. І це має свій глибокий зміст. Якби кожна з молекул ДНК подвоювалася як один реплікон від початку докінця молекули, то при швидкості синтезу 0,5 мкм на хвилину (а вона саме така у людини) подвоєння першої хромосоми, що має довжину ДНК близько 7 см, займало б 140 000 хвилин або близько трьох місяців. Насправді завдяки полірепліконній будові молекул ДНК весь процес займає лише 7–12 годин. Окремі відносно короткі реплікони поєднуються один з одним, забезпечуючи цим процес відтворення цілої молекули ДНК.