La réplication en biologie fait référence à la duplication d'informations génétiques que le corps humain stocke sous la forme de acide désoxyribonucléique (ADN). Certain enzymes copier les gènes, en préservant la moitié du brin d'ADN d'origine. La biologie fait donc également référence à la réplication semi-conservatrice.
Qu'est-ce que la réplication?
La réplication est un processus biologique qui se multiplie acide désoxyribonucléique (ADN). L'ADN est une longue chaîne composée de quatre types de nucléosides. Un nucléoside est composé d'un sucre (désoxyribose) et un acide nucléaire. Dans le noyau, l'ADN est présent sous la forme de chromosomes, qui se composent d'ADN non enroulé et de protéines molécules. Pour la réplication, le chromosomes dérouler et le double brin d'ADN se lisse. Ensuite, les deux brins d'ADN complémentaires se séparent l'un de l'autre, comme les rangées de dents dans une fermeture éclair. Ce n'est qu'alors que la réplication réelle peut commencer. Tous les organismes vivants multiplient leurs informations génétiques de manière semi-conservatrice: la moitié du double brin reste, tandis qu'une seconde moitié est nouvellement formée par enzymes. Dans la première génération fille, par conséquent, chaque copie possède la moitié de l'ADN d'origine de la cellule mère; dans la deuxième génération fille, il représente encore un quart des gènes. Dès 1958, les chercheurs Meselson et Stahl ont pu prouver la réplication semi-conservatrice. Pour ce faire, ils ont utilisé un marqueur biochimique avec lequel ils ont marqué l'ADN de les bactéries. Les analyses ont confirmé le rapport quantitatif de l'ADN original et du nouvel ADN, comme les scientifiques l'avaient prédit pour une réplication semi-conservatrice.
Fonction et tâche
La plupart des gens génétique avec l'héritage de traits que les parents transmettent à leurs enfants. Bien qu'il s'agisse d'une fonction très familière, elle est loin d'être la seule fonction de réplication. La duplication de l'ADN a lieu dans le corps humain non seulement pour former des œufs ainsi que sperme. Chaque division cellulaire nécessite une copie de l'ADN. Aucune cellule ne peut fonctionner sans les gènes du noyau - parce que les gènes contrôlent les processus métaboliques et fournissent les plans pour les biomolécules. Quatre différents acides nucléiques se produisent dans l'ADN humain: adénine, guanine, cytosine et thymine. Deux d'entre eux forment une soi-disant paire de base; ils s'emboîtent comme deux pièces d'un puzzle. La séquence de nucléosides représente le code génétique qui contient toutes les informations héréditaires du corps humain. La combinaison des nucléosides individuels est comparable à la combinaison de lettres: bien que l'alphabet ne contienne qu'un nombre limité de lettres, un nombre presque infini de mots peut en être formé. Théoriquement, les cellules n'ont besoin que d'un seul brin d'ADN pour stocker et transmettre des informations. Cependant, l'ADN a deux brins qui se complètent. Chaque information est ainsi stockée deux fois. Les scientifiques appellent également le brin d'ADN complémentaire le modèle. Les deux chaînes s'enroulent l'une autour de l'autre pour former la double hélice caractéristique. Hautement spécialisé enzymes copier l'ADN dans le noyau cellulaire. Ces catalyseurs sont connus en biologie sous le nom d'ADN polymérases et sont composés de protéines molécules. Jusqu'à présent, les scientifiques ont pu identifier trois ADN polymérases différentes, qui diffèrent légèrement dans les fonctions qu'elles remplissent. Les ADN polymérases se fixent sur un brin d'ADN à un site très spécifique, qui est marqué avec une amorce. Une amorce est une molécule de départ avec laquelle les polymérases relient le premier nucléoside du nouveau brin d'ADN. Les enzymes obtiennent l'énergie nécessaire à leur travail en séparant deux phosphate les résidus des nucléosides, qu'ils utilisent comme éléments constitutifs. A partir de l'amorce, les polymérases agissent de l'extrémité 5 'à l'extrémité 3'. Cela se produit simultanément sur les deux brins d'ADN des gènes originaux. Sur l'un des brins, les enzymes peuvent procéder en continu et ajouter le nucléique complémentaire base un par un. Cependant, comme le brin opposé est mis en miroir et se déroule ainsi dans le «mauvais» ordre, la réplication y a lieu comme une synthèse discontinue. Les polymérases copient également l'ADN au niveau de la matrice à partir de l'amorce; cependant, ils ne peuvent synthétiser des fragments que parce qu'ils interrompent à plusieurs reprises le processus. Ces soi-disant fragments d'Okazaki sont ensuite joints par une autre enzyme - également une ADN polymérase. Cette ADN polymérase comble les lacunes entre les fragments d'Okazaki en ajoutant également les nucléosides complémentaires au brin matrice. Ensuite, une ADN ligase migre à travers le nouveau double brin et lie les nucléosides alignés en une chaîne solide.
Maladies et troubles
Les erreurs de réplication peuvent conduire au développement de maladies génétiques sans qu'il y ait une maladie spécifique. Parfois, l'ADN polymérase incorpore le mauvais nucléoside dans le nouveau brin d'ADN. Une telle erreur est appelée une mutation ponctuelle en biologie. Dans un autre type de mutation, l'insertion, les enzymes insèrent un trop grand nombre de nucléosides lors de la réplication. Cela décale la grille qui divise les nucléosides en groupes de trois. Un groupe de trois forme un gène. La suppression déplace également le cadre de lecture. Contrairement à l'insertion, les enzymes sautent un nucléoside lors de la réplication: il apparaît supprimé dans la copie d'ADN. Cette erreur signifie que les autres enzymes ne peuvent pas lire correctement l'ADN; le résultat est des blocs de construction de cellules ou des substances messagères mal produits. En conséquence, des troubles métaboliques peuvent survenir, conduisant potentiellement à diverses maladies physiques. Cependant, les mutations ne doivent pas toujours entraîner des maladies. En particulier, les mutations ponctuelles présentent moins de risques si elles se produisent dans des segments d'ADN qui n'ont aucune signification pratique pour la synthèse des protéines. Les erreurs de réplication sont particulièrement critiques si l'ADN défectueux se retrouve dans l'œuf ou sperme cellules. Un embryon qui se développe à partir de cet ADN n'a pas d'ADN sans erreur en plus de l'ADN muté: chaque nouvelle copie de son ADN contient alors également la mutation.
