Una molècula d'ADN és una estructura que es troba en un cromosoma. Un cromosoma conté una d'aquestes molècules que consta de dues cadenes. La reduplicació de l'ADN és la transferència d'informació després de l'autoreproducció de fils d'una molècula a una altra. És inherent tant a l'ADN com a l'ARN. En aquest article es parla del procés de reduplicació de l'ADN.
Informació general i tipus de síntesi d'ADN
Se sap que els fils de la molècula estan retorçats. Tanmateix, quan comença el procés de reduplicació de l'ADN, es desspiren, després es mouen als costats i se'n sintetitza una nova còpia a cadascun. En acabar, apareixen dues molècules absolutament idèntiques, cadascuna de les quals conté un fil mare i filla. Aquesta síntesi s'anomena semiconservadora. Les molècules d'ADN s'allunyen, mentre romanen en un sol centròmer, i finalment divergeixen només quan aquest centròmer comença a dividir-se.
Un altre tipus de síntesi s'anomena reparadora. Ell, a diferència de l'anterior,associat a qualsevol etapa cel·lular, però comença quan es produeix un dany a l'ADN. Si són massa extensos, la cèl·lula finalment mor. Tanmateix, si el dany es localitza, es pot reparar. Segons el problema, una o dues cadenes d'ADN estan subjectes a restauració. Això, com també s'anomena, la síntesi no programada no triga molt de temps i no requereix grans costos energètics.
Però quan es produeix la reduplicació de l'ADN, es consumeix molta energia, material, la seva durada s'allarga durant hores.
La duplicació es divideix en tres períodes:
- iniciació;
- allargament;
- terminació.
Fem una ullada més de prop a aquesta seqüència de reduplicació d'ADN.
Iniciació
Hi ha diverses desenes de milions de parells de bases a l'ADN humà (només n'hi ha cent nou en animals). La reduplicació de l'ADN comença en molts llocs de la cadena pels motius següents. Més o menys al mateix temps, la transcripció es produeix a l'ARN, però es suspèn en alguns llocs separats durant la síntesi d'ADN. Per tant, abans d'aquest procés, una quantitat suficient d'una substància s'acumula al citoplasma de la cèl·lula per mantenir l'expressió gènica i perquè l'activitat vital de la cèl·lula no es vegi alterada. Davant d'això, el procés s'ha de dur a terme el més aviat possible. Durant aquest període es realitza l'emissió i no es realitza la transcripció. Els estudis han demostrat que la duplicació de l'ADN es produeix alhora en diversos milers de punts: àrees petites amb un certseqüència de nucleòtids. S'uneixen per proteïnes iniciadores especials, que al seu torn s'uneixen per altres enzims de replicació de l'ADN.
El fragment d'ADN on es produeix la síntesi s'anomena replicó. Comença des del punt inicial i acaba quan l'enzim completa la replicació. El replicó és autònom i també proporciona tot el procés amb el seu propi suport.
És possible que el procés no comenci des de tots els punts alhora, en algun lloc comença abans, en algun lloc més tard; pot fluir en una o dues direccions oposades. Els esdeveniments es produeixen en l'ordre següent quan es generen:
- forquilla de replicació;
- imprimació d'ARN.
Forquilla de rèplica
Aquesta part és el procés pel qual les cadenes desoxiribonucleiques es sintetitzen a les cadenes separades d'ADN. Les forquilles formen l'anomenat ull de reduplicació. El procés va precedit d'una sèrie d'accions:
- alliberament de la unió a les histones del nucleosoma: els enzims de reduplicació de l'ADN com la metilació, l'acetilació i la fosforilació produeixen reaccions químiques que fan que les proteïnes perdin la seva càrrega positiva, cosa que en facilita l'alliberament;
- desspiralització és el desenrotllament necessari per alliberar encara més els fils;
- trencament dels enllaços d'hidrogen entre cadenes d'ADN;
- la seva divergència en diferents direccions de la molècula;
- fixació per proteïnes SSB.
primer ARN
La síntesi es realitzaun enzim anomenat DNA polimerasa. No obstant això, no pot iniciar-lo sol, així que ho fan altres enzims: les ARN polimerases, que també s'anomenen cebadors d'ARN. Es sintetitzen en paral·lel amb les cadenes desoxiribonucleiques segons el principi complementari. Així, la iniciació acaba amb la síntesi de dos cebadors d'ARN sobre dues cadenes d'ADN que es trenquen i es desprenen en diferents direccions.
Elongació
Aquest període comença amb l'addició d'un nucleòtid i l'extrem 3' de l'encebador d'ARN, que és realitzat per la ja esmentada ADN polimerasa. Al primer, s'uneix el segon, el tercer nucleòtid, i així successivament. Les bases de la nova cadena estan connectades a la cadena mare mitjançant ponts d'hidrogen. Es creu que la síntesi del filament procedeix en la direcció 5'-3'.
On es produeix cap a la forquilla de replicació, la síntesi continua contínuament i s'allarga a mesura que ho fa. Per tant, aquest fil s'anomena líder o líder. Els cebadors d'ARN ja no s'hi formen.
No obstant això, a la cadena materna oposada, els nucleòtids d'ADN continuen unint-se al cebador d'ARN i la cadena desoxiribonucleica es sintetitza en la direcció oposada a la forquilla de reduplicació. En aquest cas, s'anomena retard o retard.
A la cadena retardada, la síntesi es produeix de manera fragmentària, on, al final d'una secció, la síntesi comença en un altre lloc proper utilitzant el mateix cebador d'ARN. Així, hi ha dos fragments a la cadena retardada que estan connectats per DNA i ARN. S'anomenen fragments d'Okazaki.
Després tot es repeteix. A continuació, un altre gir de l'hèlix es desenrotlla, els enllaços d'hidrogen es trenquen, les cadenes divergeixen cap als costats, la cadena principal s'allarga, el següent fragment de l'encebador d'ARN es sintetitza sobre el que queda, després del qual el fragment d'Okazaki. Després d'això, a la cadena retardada, els cebadors d'ARN es destrueixen i els fragments d'ADN es combinen en un. Així que en aquest circuit passa simultàniament:
- formació de nous cebadors d'ARN;
- síntesi de fragments d'Okazaki;
- destrucció d'encebadors d'ARN;
- reunificació en una única cadena.
Terminació
El procés continua fins que dues forquilles de replicació es troben, o una d'elles arriba al final de la molècula. Després que les forquilles es troben, les cadenes filles d'ADN es connecten mitjançant un enzim. En el cas que la forquilla s'hagi desplaçat fins al final de la molècula, la reduplicació de l'ADN s'acaba amb l'ajuda d'enzims especials.
Correcció
En aquest procés, es dóna un paper important al control (o correcció) de la reduplicació. Els quatre tipus de nucleòtids es subministren al lloc de síntesi i, mitjançant l'aparellament de prova, l'ADN polimerasa selecciona els que són necessaris.
El nucleòtid desitjat ha de ser capaç de formar tants enllaços d'hidrogen com el mateix nucleòtid a la cadena de plantilla d'ADN. A més, ha d'haver una certa distància constant entre els eixos de sucre-fosfat, corresponent a tres anells en dues bases. Si el nucleòtid no compleix aquests requisits, la connexió no es produirà.
El control es realitza abans de la seva inclusió a la cadena i abansinclusió del següent nucleòtid. Després d'això, es forma un enllaç a la columna vertebral del sucre fosfat.
Variació mutacional
El mecanisme de replicació de l'ADN, malgrat l' alt percentatge de precisió, sempre presenta alteracions en els fils, anomenades principalment "mutacions gèniques". Aproximadament mil parells de bases tenen un error, que s'anomena reduplicació convariant.
Passa per diferents motius. Per exemple, a una concentració alta o massa baixa de nucleòtids, desaminació de citosina, presència de mutàgens a l'àrea de síntesi i molt més. En alguns casos, els errors es poden corregir mitjançant processos de reparació, en altres, la correcció es fa impossible.
Si el dany ha tocat un lloc inactiu, l'error no tindrà conseqüències greus quan es produeixi el procés de reduplicació de l'ADN. La seqüència de nucleòtids d'un gen particular pot aparèixer amb un desajust. Aleshores la situació és diferent, i tant la mort d'aquesta cèl·lula com la mort de tot l'organisme poden esdevenir un resultat negatiu. També s'ha de tenir en compte que les mutacions gèniques es basen en la variabilitat mutacional, la qual cosa fa que el conjunt de gens sigui més plàstic.
Metilació
En el moment de la síntesi o immediatament després, es produeix la metilació en cadena. Es creu que en els humans, aquest procés és necessari per formar cromosomes i regular la transcripció gènica. En bacteris, aquest procés serveix per protegir l'ADN de ser tallat per enzims.
