L'acide désoxyribonucléique, ou ADN, est la molécule de la nature pour transmettre l'information génétique à travers les générations. La plupart des cellules de votre corps contiennent 46 chromosomes - un ensemble de 23 de chaque parent - que la cellule doit répliquer avant de pouvoir se diviser.
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D'autre part, une bactérie (et d'autres procaryotes) a généralement un seul chromosome. Étonnamment, cela prend à peu près le même temps, environ une heure ou moins, pour vous et une bactérie pour répliquer l'ADN à travers les mêmes étapes de réplication de l'ADN.
Bases de l'ADN: Structure
Le moment de la réplication dépend de la vitesse de réplication de l'ADN, de la quantité d'ADN dans la cellule et du nombre d'origines de réplication sur chaque molécule d'ADN. L'ADN est un long polymère avec un squelette de groupes sucre et phosphate alternés. L'une des quatre bases nucléotidiques azotées est suspendue à chaque groupe de sucre. La séquence des bases est un alphabet de quatre lettres qui énonce la séquence des acides aminés dans les protéines, les molécules responsables de vos traits physiques et de votre biochimie.
Principes de base de l'ADN: réplication
Les chromosomes sont des ensembles compacts d'ADN et de protéines. Deux brins d'ADN forment une double hélice au cœur de chaque chromosome.
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Pour que la réplication se poursuive, la machinerie de la cellule doit décompresser la double hélice et utiliser chaque brin exposé comme modèle pour construire un nouveau brin partenaire. Il s'agit d'une réplication semi-conservatrice, dans laquelle le produit final est constitué de deux hélices, chacune avec un brin original et un nouveau. Les paires de bases du brin matrice déterminent celles du nouveau brin grâce à un processus d'appariement complémentaire - chaque type de base nucléotidique ne peut s'apparier qu'avec un partenaire spécifique.
Étapes générales de la réplication de l'ADN
Ce sont les bases de l'ADN de la réplication de l'ADN.
Étape 1: formulaires de fourche de réplication. Une enzyme appelée ADN hélicase "dézippe" la double hélice en une formation fourchue en Y.
Étape 2: les amorces se lient. Les amorces d'ADN se lient aux zones où l'enzyme de réplication, l'ADN polymérase, commencera à se répliquer. Les amorces agissent comme un signal pour l'enzyme et lui permettent de savoir par où commencer et dans quelle direction aller.
Étape 3: allongement. C'est la phase où l'ADN est réellement répliqué. L'ADN polymérase "allonge" le nouveau brin, ce qui signifie qu'elle commence à fabriquer le nouveau brin à partir de chaque brin matrice.
Étape 4: Résiliation. Une fois la réplication terminée, plusieurs choses se produisent. Premièrement, une enzyme appelée « exonucléase » retire les amorces de l'ADN et ces taches sont remplies avec la séquence d'ADN appropriée.
Ensuite, un brin (appelé brin « retardé ») a besoin d'ADN ligase pour connecter les fragments d'ADN qui viennent d'être répliqués. Une autre enzyme vient vérifier et corriger les erreurs commises lors de la réplication. La dernière des étapes de réplication de l'ADN est lorsque la télomérase ajoute des séquences spéciales appelées « télomères » à l'extrémité des brins.
Réplication bactérienne
Le chromosome unique d'une bactérie est une boucle d'ADN double brin. Le nombre de bases peut varier d'une espèce à l'autre. La bactérie bien connue E. coli a 4,7 millions de paires de bases qui prennent environ 40 minutes pour se répliquer, ce qui implique une vitesse de plus de 1 000 bases par seconde.
La réplication commence à un emplacement fixe unique et se déroule sur chaque brin dans des directions opposées. Le processus de réplication comprend une étape de relecture qui garantit un taux d'erreur ne dépassant pas un sur un milliard.
Réplication eucaryote
Les cellules humaines et autres eucaryotes ont des noyaux organisés renfermant un ensemble de chromosomes. Le chromosome humain typique a environ 150 millions de paires de bases que la cellule réplique à raison de 50 paires par seconde. À cette vitesse de réplication de l'ADN, il faudrait plus d'un mois à la cellule pour copier un chromosome.
Le fait que cela ne prenne qu'une heure est dû aux multiples origines de réplication. La réplication se déroule simultanément à partir de nombreux points différents sur le chromosome, et les enzymes relient les sections ensemble pour former la copie intacte finale. Les 46 chromosomes humains se répliquent en même temps, pendant la phase S du cycle cellulaire.