Възпроизвеждане на ДНК (репликация)

Важно е, че структурата на ДНК, открита от Уотсън и Крик, изясни много за различните механизми на функциониране на тази молекула в клетката. ДНК не само кодира генетична информация, но и се самовъзпроизвежда (удвоява) с всяко клетъчно делене. И скоро беше експериментално установено, че едновременно с клетъчното делене, ДНК прави точни копия на себе си в процеса наудвояване илирепликация. По време на клетъчното делене слабите връзки между двете нишки на двойната спирала на ДНК се разкъсват, което води до разделяне на нишките. След това върху всяка от тях се изгражда втора „дъщерна” (комплементарна) ДНК верига. В резултат на това ДНК молекулата се удвоява, както и клетката, и двете клетки завършват с едно пълно копие на ДНК. Копията трябва да бъдат напълно идентични, за да се запази цялата генетична информация.

Процесът на репликация играе ключова роля в поддържането на една и съща генетична информация в различни клетки, образувани по време на тяхното делене. В общ вид той е изобразен художествено на фиг. 5. Истинските механизми на репликация обаче са доста сложни и досега не са известни всички фини детайли на този процес, особено по отношение на геномите на висшите животински организми, включително хората.

Фиг. 5. Диаграма на репликация на ДНК

Най-общо този процес е както следва. Във всяка хромозома ДНК не се дублира от началото до края, а на отделни части (репликони ). Средният размер на репликона е около 30 µm. По този начин човешкият геном трябва да съдържа повече от 50 000 репликони, ДНК участъци, които се синтезират в ядрото като независими единици. И има свой дълбок смисъл. Ако всяка от ДНК молекулите се удвои като един репликон от началото докрая на молекулата, след това при скорост на синтез от 0,5 микрона в минута (и точно такъв е случаят при хората), удвояването на първата хромозома, която има дължина на ДНК около 7 см, ще отнеме 140 000 минути, или около три месеца. Всъщност, поради полирепликонната структура на ДНК молекулите, целият процес отнема само 7-12 часа. Отделни относително къси репликони са свързани помежду си, като по този начин осигуряват процеса на възпроизвеждане на цялата ДНК молекула.