Une molécule d'ADN est une structure trouvée sur un chromosome. Un chromosome contient une telle molécule composée de deux brins. La reduplication de l'ADN est le transfert d'informations après auto-reproduction de fils d'une molécule à une autre. Il est inhérent à la fois à l'ADN et à l'ARN. Cet article traite du processus de reduplication de l'ADN.
Informations générales et types de synthèse d'ADN
On sait que les fils de la molécule sont tordus. Cependant, lorsque le processus de reduplication de l'ADN commence, ils déspiralisent, puis se déplacent sur les côtés, et une nouvelle copie est synthétisée sur chacun. À la fin, deux molécules absolument identiques apparaissent, chacune contenant un fil mère et un fil fille. Cette synthèse est dite semi-conservative. Les molécules d'ADN s'éloignent, tout en restant dans un seul centromère, et finalement ne divergent que lorsque ce centromère commence à se diviser.
Un autre type de synthèse est appelé réparatrice. Lui, contrairement au précédent,associé à n'importe quel stade cellulaire, mais commence lorsque des dommages à l'ADN se produisent. S'ils sont trop étendus, la cellule finit par mourir. Cependant, si les dommages sont localisés, ils peuvent être réparés. Selon le problème, un ou deux brins d'ADN sont sujets à restauration. Cette synthèse non programmée, comme on l'appelle aussi, ne prend pas beaucoup de temps et ne nécessite pas de gros coûts énergétiques.
La réduplication est divisée en trois périodes:
- initiation;
- allongement;
- résiliation.
Regardons de plus près cette séquence de reduplication d'ADN.
Initiation
Il y a plusieurs dizaines de millions de paires de bases dans l'ADN humain (il n'y en a que cent neuf chez les animaux). La reduplication de l'ADN commence à de nombreux endroits de la chaîne pour les raisons suivantes. À peu près au même moment, la transcription se produit dans l'ARN, mais elle est suspendue à certains endroits distincts pendant la synthèse de l'ADN. Ainsi, avant un tel processus, une quantité suffisante d'une substance s'accumule dans le cytoplasme de la cellule pour maintenir l'expression des gènes et pour que l'activité vitale de la cellule ne soit pas perturbée. Compte tenu de cela, le processus doit être effectué le plus rapidement possible. La diffusion pendant cette période est effectuée et la transcription n'est pas effectuée. Des études ont montré que la reduplication de l'ADN se produit à la fois en plusieurs milliers de points - de petites zones avec un certainséquence de nucléotides. Ils sont rejoints par des protéines initiatrices spéciales, qui à leur tour sont rejointes par d'autres enzymes de réplication de l'ADN.
Le fragment d'ADN où se produit la synthèse s'appelle le réplicon. Il commence à partir du point de départ et se termine lorsque l'enzyme termine la réplication. Le réplicon est autonome et fournit également à l'ensemble du processus son propre support. peut circuler dans une ou deux directions opposées. Les événements se produisent dans l'ordre suivant lorsqu'ils sont générés:
- fourchette de réplication;
- Amorce d'ARN.
Fourchette de réplication
Cette partie est le processus par lequel les brins désoxyribonucléiques sont synthétisés sur les brins d'ADN détachés. Les fourches forment ce que l'on appelle l'œil de reduplication. Le processus est précédé d'une série d'actions:
- libération de la liaison aux histones dans le nucléosome - les enzymes de reduplication de l'ADN telles que la méthylation, l'acétylation et la phosphorylation produisent des réactions chimiques qui font perdre aux protéines leur charge positive, ce qui facilite leur libération;
- la déspiralisation est le déroulement nécessaire pour libérer davantage les fils;
- rupture des liaisons hydrogène entre les brins d'ADN;
- leur divergence dans différentes directions de la molécule;
- fixation par les protéines SSB.
Amorce d'ARN
Synthèse effectueune enzyme appelée ADN polymérase. Cependant, il ne peut pas le démarrer seul, alors d'autres enzymes le font - les ARN polymérases, également appelées amorces d'ARN. Ils sont synthétisés en parallèle avec des brins désoxyribonucléiques selon le principe complémentaire. Ainsi, l'initiation se termine par la synthèse de deux amorces d'ARN sur deux brins d'ADN qui sont cassés et détachés dans des directions différentes.
Élongation
Cette période commence par l'addition d'un nucléotide et de l'extrémité 3' de l'amorce d'ARN, qui est réalisée par l'ADN polymérase déjà mentionnée. Au premier, elle attache le deuxième, le troisième nucléotide, et ainsi de suite. Les bases du nouveau brin sont reliées à la chaîne mère par des liaisons hydrogène. On pense que la synthèse des filaments se déroule dans la direction 5'-3'.
Là où elle se produit vers la fourche de réplication, la synthèse se déroule de manière continue et s'allonge en même temps. Par conséquent, un tel fil est appelé leader ou leader. Les amorces d'ARN ne se forment plus dessus.
Cependant, sur le brin maternel opposé, les nucléotides d'ADN continuent de se fixer à l'amorce d'ARN et la chaîne désoxyribonucléique est synthétisée dans le sens opposé à la fourche de reduplication. Dans ce cas, on parle de retard ou de retard.
Sur le brin retardé, la synthèse se produit de manière fragmentaire, où, à la fin d'une section, la synthèse commence sur un autre site à proximité en utilisant la même amorce d'ARN. Ainsi, il y a deux fragments sur le brin retardé qui sont reliés par l'ADN et l'ARN. Ils sont appelés fragments d'Okazaki.
Puis tout se répète. Puis un autre tour de l'hélice se déroule, les liaisons hydrogène se rompent, les brins divergent sur les côtés, le brin principal s'allonge, le fragment suivant de l'amorce d'ARN est synthétisé sur celui en retard, après quoi le fragment d'Okazaki. Après cela, sur le brin en retard, les amorces d'ARN sont détruites et les fragments d'ADN sont combinés en un seul. Donc sur ce circuit arrive simultanément:
- formation de nouvelles amorces d'ARN;
- synthèse de fragments d'Okazaki;
- destruction des amorces d'ARN;
- réunification en une seule chaîne.
Résiliation
Le processus continue jusqu'à ce que deux fourches de réplication se rencontrent, ou que l'une d'elles atteigne la fin de la molécule. Après la rencontre des fourches, les brins filles d'ADN sont reliés par une enzyme. Dans le cas où la fourche s'est déplacée à la fin de la molécule, la reduplication de l'ADN se termine à l'aide d'enzymes spéciales.
Correction
Dans ce processus, un rôle important est donné au contrôle (ou à la correction) de la reduplication. Les quatre types de nucléotides sont fournis au site de synthèse et, par appariement d'essai, l'ADN polymérase sélectionne ceux qui sont nécessaires.
Le nucléotide recherché doit être capable de former autant de liaisons hydrogène que le même nucléotide sur le brin matrice d'ADN. De plus, il doit y avoir une certaine distance constante entre les squelettes sucre-phosphate, correspondant à trois cycles dans deux bases. Si le nucléotide ne répond pas à ces exigences, la connexion n'aura pas lieu.
Le contrôle est effectué avant son inclusion dans la chaîne et avantinclusion du nucléotide suivant. Après cela, une liaison se forme dans le squelette du phosphate de sucre.
Variation mutationnelle
Le mécanisme de réplication de l'ADN, malgré le pourcentage élevé de précision, présente toujours des perturbations dans les fils, principalement appelées "mutations géniques". Environ mille paires de bases ont une erreur, appelée réduplication convariante.
Cela arrive pour diverses raisons. Par exemple, à une concentration élevée ou trop faible de nucléotides, une désamination de la cytosine, la présence de mutagènes dans la zone de synthèse, etc. Dans certains cas, les erreurs peuvent être corrigées par des processus de réparation, dans d'autres, la correction devient impossible.
Si le dommage a touché un endroit inactif, l'erreur n'aura pas de conséquences graves lors du processus de reduplication de l'ADN. La séquence nucléotidique d'un gène particulier peut apparaître avec un mésappariement. Ensuite, la situation est différente et la mort de cette cellule et la mort de tout l'organisme peuvent devenir un résultat négatif. Il faut également tenir compte du fait que les mutations génétiques sont basées sur la variabilité mutationnelle, ce qui rend le pool génétique plus plastique.
Méthylation
Au moment de la synthèse ou immédiatement après, la méthylation de la chaîne se produit. On pense que chez l'homme, ce processus est nécessaire pour former des chromosomes et réguler la transcription des gènes. Chez les bactéries, ce processus sert à empêcher l'ADN d'être coupé par des enzymes.
