ADN est le matériel génétique qui définit chaque cellule. Avant un cellule en double et est divisé en nouveaux Cellules filles soit par mitose ou méiose, biomolécules et organelles doit être copié pour être réparti entre les cellules. ADN, trouvé dans le noyau, doit être répliqué afin de garantir que chaque nouvelle cellule reçoit le nombre correct de chromosomes. Le processus de duplication de l'ADN est appelé Réplication de l'ADN. La réplication suit plusieurs étapes qui impliquent plusieurs protéines appelé enzymes de réplication et ARN. Dans les cellules eucaryotes, telles que cellules animales et des cellules végétales, La réplication de l'ADN se produit dans Phase S d'interphase pendant le cycle cellulaire. Le processus de réplication de l'ADN est vital pour la croissance, la réparation et la reproduction des cellules dans les organismes.
L'ADN ou l'acide désoxyribonucléique est un type de molécule appelé acide nucléique. Il se compose d'un sucre désoxyribose à 5 carbones, d'un phosphate et d'une base azotée. L'ADN double brin se compose de deux chaînes d'acide nucléique en spirale qui sont torsadées en un
double hélice forme. Cette torsion permet à l'ADN d'être plus compact. Afin de s'adapter au noyau, l'ADN est emballé dans des structures étroitement enroulées appelées chromatine. La chromatine se condense pour se former chromosomes pendant la division cellulaire. Avant la réplication de l'ADN, la chromatine se relâche, donnant ainsi aux machines de réplication cellulaire un accès aux brins d'ADN.Avant que l'ADN puisse être répliqué, la molécule double brin doit être «décompressée» en deux brins simples. L'ADN a quatre bases appelées adénine (A), thymine (T), cytosine (C) et guanine (G) qui forment des paires entre les deux brins. L'adénine ne se couple qu'avec la thymine et la cytosine ne se lie qu'avec la guanine. Afin de dérouler l'ADN, ces interactions entre les paires de bases doivent être rompues. Ceci est effectué par une enzyme connue sous le nom d'ADN hélicase. L'hélicase d'ADN perturbe la liaison hydrogène entre les paires de bases pour séparer les brins en une forme en Y connue sous le nom de fourche de réplication. Cette zone sera le modèle de réplication pour commencer.
ADN est directionnelle dans les deux brins, signifiée par une extrémité 5 'et 3'. Cette notation signifie à quel groupe latéral est attaché le squelette d'ADN. le 5 'fin a un groupe phosphate (P) attaché, tandis que le 3 'fin a un groupe hydroxyle (OH) attaché. Cette directionnalité est importante pour la réplication car elle ne progresse que dans la direction 5 'vers 3'. Cependant, la fourche de réplication est bidirectionnelle; un brin est orienté dans le sens 3 'à 5' (brin principal) tandis que l'autre est orienté de 5 'à 3' (brin en retard). Les deux côtés sont donc répliqués avec deux processus différents pour s'adapter à la différence directionnelle.
Le brin principal est le plus simple à reproduire. Une fois les brins d'ADN séparés, un petit morceau de ARN appelé un apprêt se lie à l'extrémité 3 'du brin. L'amorce se lie toujours comme point de départ pour la réplication. Les amorces sont générées par l'enzyme ADN primase.
Enzymes appelées ADN polymérases sont responsables de la création du nouveau brin par un processus appelé allongement. Il existe cinq différents types connus d'ADN polymérases dans les bactéries et cellules humaines. Dans des bactéries telles que E. coli, polymérase III est la principale enzyme de réplication, tandis que les polymérases I, II, IV et V sont responsables de la vérification et de la réparation des erreurs. L'ADN polymérase III se lie au brin au site de l'amorce et commence à ajouter de nouvelles paires de bases complémentaires au brin pendant la réplication. Dans les cellules eucaryotes, les polymérases alpha, delta et epsilon sont les principales polymérases impliquées dans la réplication de l'ADN. Du fait que la réplication se déroule dans la direction 5 'à 3' sur le brin avant, le brin nouvellement formé est continu.
le brin en retard commence la réplication en se liant avec plusieurs amorces. Chaque amorce n'est distante que de plusieurs bases. L'ADN polymérase ajoute ensuite des morceaux d'ADN, appelés Fragments d'Okazaki, au brin entre les amorces. Ce processus de réplication est discontinu car les fragments nouvellement créés sont disjoints.
Une fois les brins continus et discontinus formés, une enzyme appelée exonucléase supprime toutes les amorces d'ARN des brins d'origine. Ces amorces sont ensuite remplacées par des bases appropriées. Une autre exonucléase «relit» l'ADN nouvellement formé pour vérifier, supprimer et remplacer les erreurs. Une autre enzyme appelée ADN ligase joint les fragments d'Okazaki ensemble formant un seul brin unifié. Les extrémités de l'ADN linéaire posent un problème car l'ADN polymérase ne peut ajouter des nucléotides que dans la direction 5 'à 3'. Les extrémités des brins parents sont constituées de séquences d'ADN répétées appelées télomères. Les télomères agissent comme des capuchons protecteurs à l'extrémité des chromosomes pour empêcher la fusion des chromosomes voisins. Un type spécial d'enzyme ADN polymérase appelé télomérase catalyse la synthèse des séquences de télomères aux extrémités de l'ADN. Une fois terminé, le brin parent et son brin d'ADN complémentaire s'enroule dans le familier double hélice forme. Au final, la réplication produit deux Molécules d'ADN, chacun avec un brin de la molécule mère et un nouveau brin.
La réplication de l'ADN est la production de Hélices d'ADN à partir d'une seule molécule d'ADN double brin. Chaque molécule se compose d'un brin de la molécule d'origine et d'un brin nouvellement formé. Avant la réplication, l'ADN se déroule et les brins se séparent. Une fourchette de réplication est formée qui sert de modèle pour la réplication. Les amorces se lient à l'ADN et les ADN polymérases ajoutent de nouvelles séquences nucléotidiques dans la direction 5 'à 3'.
Cet ajout est continu dans le brin principal et fragmenté dans le brin retardé. Une fois que l'allongement des brins d'ADN est terminé, les brins sont vérifiés pour les erreurs, des réparations sont effectuées et des séquences de télomères sont ajoutées aux extrémités de l'ADN.