בכל פעם שתא בגוף מתחלק, ה-DNA חייב להיות מועתק בדיוק רב על מנת שלא יפלו בו טעויות. בתהליך המבוקר מעורבים אנזימים רבים שפותחים את ה-DNA, מסנתזים את הגדיל המקביל בו, וכמובן עושים בקרת איכות כדי למנוע שגיאות בשכפול.
לפני שתא מתחלק עליו להכפיל את החומר התורשתי שלו. התהליך הזה מורכב משני חלקים עיקריים: פתיחת ה-DNA וסינתזה שלו. בשלב הראשון האנזים הליקאז מגיע ופותח אזורים בדנ"א כדי לפצל אותו לשני הגדילים, שכל אחד מהם ישוכפל בנפרד. חלבונים מיוחדים, שמסומנים בסרטון בכדורים צהובים, מונעים מהדנ"א להתאחות מחדש.
הסרטון ממחיש את תהליך ההעתקה והסינתוז של ה-DNA:
בתפקיד הראשי: DNA פולימראז
גדיל ה-DNA הראשון הוא הגדיל המוביל, שה-DNA מסונתז עליו מקצה 5 לקצה 3 - כיוון שמוכתב על ידי מבנה חומצות הגרעין - באמצעות האנזים DNA פולימראז (DNA Polymerase). בגדיל השני יש בעיה: ה-DNA פולימראז יודע לסנתז רק בכיוון אחד, כך שבגדיל המשלים הוא אינו יכול לסנתז ברצף ולכן חייב לסנתז בקטעים קטנים שנקראים קטעי אוקוזקי.
אחת המגבלות של ה-DNA פולימראז היא שהוא צריך מקטע DNA-RNA משלים "להתיישב עליו", ורק ממנו הוא יכול להתחיל לסנתז. לשם כך קיים האנזים RNA פרימאז (RNA Primase), שיוצר קטעים משלימים קטנים של RNA על הגדיל המשלים, עליהם יכול "להתיישב" ה-DNA פולימראז, ולהתחיל במלאכת הסינתוז. אנזים נוסף מחליף את מקטע ה-RNA ב-DNA, ולבסוף, אנזים נוסף בשם ליגאז (ligase) מחבר את הקטעים השונים וסוגר את DNA החדש. כעת יש לנו גדיל ישן עם הגדיל החדש והמשלים שלו.
ה-DNA פולימראז הוא אנזים המפתח בתהליך זה. הוא מופיע בגוף בכמה הרכבים שונים, ולכל אחד מהם תפקידים ומאפיינים שונים. יש כאלה שעושים בקרת איכות DNA, ומתקנים טעויות שנעשו בסינתזה. אחרים מחליפים RNA ב-DNA בקטעים המכונים קטעי אוקוזקי. בתעשייה המיקרוביולוגית עושים שימוש נרחב ב-DNA פולימראז, בעיקר בשיטת ה-PCR שכרוכה בשכפול של קטעי DNA. כדי לאפשר שכפול, במקום להשתמש בפרימאז עושים שימוש בקטעי DNA קטנים שמתאימים לקצות DNA המשוכפל. אלו נקראים פריימרים (תחלים).
שכפול ה-DNA הוא למעשה התהליך שמגדיר את החיים. עם זאת, לפי תיאוריות מסוימות, החיים החלו במולקולה RNA, עליה אנחנו חושבים כעותק של ה-DNA, שידעה לשכפל את עצמה.
בכל רגע נתון, אנזימים רבים פועלים בתא להפריד את גדילים של ה-DNA ולהעתיק את הקוד הגנטי לתאים חדשים | מקור: Dee-sign, Shutterstock