Il codice genetico degli organismi viventi è contenuto nel DNA del cromosomi. La molecola del DNA è una doppia elica costituita da coppie di nucleotidi, ciascuno costituito da un gruppo fosfato, un gruppo zuccherino e una base azotata. La struttura dei nucleotidi è asimmetrica, il che significa che i due filamenti del DNA a doppia elica hanno direzioni opposte.
Quando la sintesi del DNA avviene durante la replicazione del DNA, i due filamenti della doppia elica vengono separati. La replica può avvenire solo nella direzione in avanti di ciascun filamento. Di conseguenza, un trefolo viene copiato continuamente nella direzione in avanti mentre l'altro viene copiato in modo discontinuo in segmenti che vengono successivamente uniti.
Perché i filamenti di DNA hanno una direzione?
I lati delle molecole di DNA a doppia elica sono costituiti da gruppi fosfato e zucchero mentre i pioli sono composti da basi azotate. Per convenzione, gli atomi di carbonio nelle catene o negli anelli di carbonio delle molecole organiche sono numerati in sequenza. Gli atomi di carbonio nelle basi azotate sono numerati 1, 2, 3, ecc. Per distinguere gli atomi di carbonio numerati dei gruppi zuccherini, questi atomi di carbonio sono numerati usando un simbolo primo, cioè 1', 2', 3', ecc., oppure un primo ecc.
Ci sono cinque atomi di carbonio nei gruppi zuccherini, numerati da 1' a 5'. L'atomo di 5' ha a gruppo fosfato attaccato ad esso mentre il carbonio 3' si collega ad un' gruppo OH. Per formare i lati dell'elica, il fosfato 5' su un lato del gruppo zucchero si lega al 3' OH del nucleotide successivo. La sequenza di questo filo è da 5' a 3'.
I pioli della molecola dell'elica sono formati da basi azotate collegate. Le quattro basi nelle molecole di DNA sono adenina, guanina, citosina e timina abbreviate come A, G, C e T. Le basi A e T possono formare un collegamento e G e C possono collegarsi.
Quando un nucleotide della catena della sequenza da 5' a 3' si collega a un altro nucleotide per formare un piolo, l'altro nucleotide ha la sequenza fosfato/OH opposta. Ciò significa che un lato dell'elica corre nella direzione da 5' a 3' mentre l'altro lato corre nella direzione da 3' a 5' direzione.
Replicazione discontinua del DNA contro replica continua
La sintesi del DNA può avvenire solo quando i due filamenti della doppia elica sono separati. Durante la replicazione del DNA, un enzima rompe l'elica e DNA polimerasi copia ogni filo. Il filo che corre nella direzione da 5' a 3' è chiamato il filo principale mentre l'altro filo, con una sequenza da 3' a 5', è il filo ritardato.
La polimerasi può copiare il DNA solo nella Direzione da 5' a 3'. Ciò significa che può replicare continuamente il filo principale mentre si sposta dal punto iniziale di separazione lungo il filo. Per copiare il filamento in ritardo, la polimerasi deve replicarsi all'indietro lungo il filamento fino al punto iniziale di separazione.
La replica quindi si ferma, risale il filo e torna indietro al segmento che è già stato copiato. Una serie di copie di segmenti di DNA disconnesse chiamate Frammenti di Okazaki sono prodotti dal filamento in ritardo.
DNA ligasi
Man mano che la replicazione del DNA progredisce, il Enzima DNA ligasiase unisce i frammenti di Okazaki in un filo continuo. Questa combinazione di sintesi continua del filamento principale e replica a tratti o discontinua di il filamento in ritardo si traduce in due nuove eliche di DNA una volta che i segmenti del filamento in ritardo sono stati uniti insieme.
Ogni nuova doppia elica ha un filamento genitore dalla molecola di DNA originale e un nuovo filamento replicato, sintetizzato dalla DNA polimerasi. Quando la replicazione si è conclusa con successo, non c'è differenza tra le due copie del DNA originale molecola, sebbene una sia stata derivata tramite replicazione continua mentre l'altra avesse DNA discontinuo replica.
