Le code génétique des organismes vivants est contenu dans l'ADN des chromosomes. La molécule d'ADN est une double hélice constituée de paires de nucléotides, chacun étant constitué d'un groupe phosphate, d'un groupe sucre et d'une base azotée. La structure des nucléotides est asymétrique, ce qui signifie que les deux brins de l'ADN en double hélice ont des directions opposées.
Lorsque la synthèse de l'ADN a lieu lors de la réplication de l'ADN, les deux brins de la double hélice sont séparés. La réplication ne peut avoir lieu que dans le sens avant de chaque brin. En conséquence, un brin est copié en continu vers l'avant tandis que l'autre est copié de manière discontinue dans des segments qui sont ensuite joints.
Pourquoi les brins d'ADN ont une direction
Les côtés des molécules d'ADN en double hélice sont constitués de groupes phosphate et sucre tandis que les échelons sont constitués de bases azotées. Par convention, les atomes de carbone dans les chaînes ou anneaux carbonés des molécules organiques sont numérotés dans l'ordre. Les atomes de carbone dans les bases azotées sont numérotés 1, 2, 3, etc. Pour distinguer les atomes de carbone numérotés des groupes sucre, ces carbones sont numérotés à l'aide d'un symbole premier, c'est-à-dire 1', 2', 3', etc., ou un premier, etc.
Il y a cinq atomes de carbone dans les groupes de sucre, numérotés de 1' à 5'. L'atome 5' a un Groupe phosphate attaché à lui tandis que le carbone 3' se lie à un groupe OH. Pour former les côtés de l'hélice, le phosphate 5' d'un côté du groupe sucre se lie au 3' OH du nucléotide suivant. La séquence de ce brin est 5' à 3'.
Les barreaux de la molécule d'hélice sont formés de bases azotées liées. Les quatre bases des molécules d'ADN sont l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine abrégées en A, G, C et T. Les bases A et T peuvent former un lien, et G et C peuvent être liés.
Lorsqu'un nucléotide de la chaîne de séquence 5' à 3' se lie à un autre nucléotide pour former un échelon, l'autre nucléotide a la séquence phosphate/OH opposée. Cela signifie qu'un côté de l'hélice va dans le sens de 5' à 3' tandis que l'autre côté va dans le sens 3' à 5' direction.
Réplication discontinue de l'ADN par rapport à la réplication continue
La synthèse d'ADN ne peut avoir lieu que lorsque les deux brins de la double hélice sont séparés. Au cours de la réplication de l'ADN, une enzyme brise l'hélice et ADN polymérase copie chaque brin. Le brin allant de 5' à 3' est appelé brin principal tandis que l'autre brin, avec une séquence de 3' à 5', est le brin retardé.
La polymérase ne peut copier l'ADN que dans le Sens 5' à 3'. Cela signifie qu'il peut reproduire en continu le brin principal à mesure qu'il se déplace depuis le point de séparation initial le long du brin. Pour copier le brin retardé, la polymérase doit se répliquer en arrière le long du brin jusqu'au point de séparation initial.
La réplication s'arrête alors, remonte le brin et recule à nouveau jusqu'au segment qui a déjà été copié. Une série de copies de segments d'ADN déconnectés appelées Fragments d'Okazaki sont produits à partir du brin retardé.
ADN ligase
Au fur et à mesure que la réplication de l'ADN progresse, le enzyme ADN ligase rejoint les fragments d'Okazaki en un brin continu. Cette combinaison de synthèse continue du brin principal et de réplication par morceaux ou discontinue de le brin retardé produit deux nouvelles hélices d'ADN une fois que les segments du brin retardé ont été joints ensemble.
Chaque nouvelle double hélice a un brin parent de la molécule d'ADN d'origine et un brin nouvellement répliqué, synthétisé par l'ADN polymérase. Lorsque la réplication s'est terminée avec succès, il n'y a aucune différence entre les deux copies de l'ADN d'origine molécule, bien que l'une ait été dérivée par réplication continue tandis que l'autre avait un ADN discontinu réplication.