A vantagem de ter muitas origens de replicação em um cromossomo eucariótico

Uma característica geral das células vivas é que elas se dividem. Antes que uma célula possa se transformar em duas, a célula deve fazer uma cópia de seu DNA, ou ácido desoxirribonucléico, que contém sua informação genética. As células eucarióticas armazenam DNA em cromossomos encerrados nas membranas de um núcleo celular. Sem origens de replicação múltiplas, a replicação levaria muito mais tempo e desaceleraria o crescimento celular.

O DNA é uma molécula de cadeia longa com uma estrutura de grupos alternados de açúcar e fosfato. Uma das quatro bases de nucleotídeos - moléculas em forma de anel contendo nitrogênio - fica pendurada em cada grupo de açúcar. Duas fitas de DNA formam uma estrutura de dupla hélice na qual a base em cada localização de açúcar se liga à sua base complementar na fita irmã. Apenas alguns emparelhamentos são permitidos, portanto, se você identificar uma base em uma vertente, saberá a base na mesma posição na outra vertente.

Nos eucariotos, os cromossomos são estruturas cilíndricas da cromatina, que é uma mistura de DNA e proteínas histonas. As células humanas têm 23 pares de cromossomos, um par de cada um dos pais. Um cromossomo humano contém cerca de 150 milhões de pares de bases. A cromatina é firmemente dobrada para comprimir o DNA de modo que caiba na célula. Se você colocasse de ponta a ponta todo o DNA de uma célula humana, ela mediria cerca de 2 metros. Para que a replicação ocorra, a hélice do DNA deve ser desenrolada antes da cópia.

As células eucarióticas se alternam entre o crescimento e a divisão, e o DNA é replicado durante a fase de crescimento. O DNA entra em um estado relaxado que permite o acesso pela DNA polimerase, a enzima que copia cada fita. Outra enzima, a helicase, primeiro separa os dois estandes em uma região chamada origem de replicação. Cada fita serve como molde para uma nova fita com uma sequência complementar de bases de nucleotídeos. Uma bolha de replicação em torno da molécula de polimerase se move ao longo de cada fita de DNA durante a operação de cópia. Os fios antigos e novos se juntam na parte de trás da bolha.

A DNA polimerase pode transcrever cromossomos eucarióticos a uma taxa de cerca de 50 pares de bases por segundo. Se o cromossomo tivesse apenas uma origem de replicação, demoraria cerca de um mês para copiar uma hélice de DNA. Ao usar origens múltiplas, a célula pode replicar uma hélice em cerca de uma hora, um aumento de velocidade de 720 vezes. Durante o processo, várias bolhas de replicação em cada cromossomo produzem pequenos pedaços de DNA que são então unidos para formar o produto final. A vantagem das origens múltiplas é que permite a divisão celular relativamente rápida e o crescimento do organismo. Por exemplo, uma mãe humana teria que carregar um feto por 540 anos antes de dar à luz se ela tivesse que depender de uma única origem de replicação em cada cromossomo.