Tutti gli organismi devono duplicare il loro DNA in modo accurato prima di ogni divisione cellulare.

La duplicazione del DNA avviene durante la fase S (= sintesi) del ciclo cellulare.

II due filamenti dell’elica di DNA sono complementari e antiparalleli. Nel processo di duplicazione ciascun filamento della molecola di partenza funge da stampo per la sintesi del filamento complementare.

LLa duplicazione del DNA può seguire un modello conservativo o semiconservativo.

Secondo il modello conservativo i due filamenti di un’elica servono da stampo per i due filamenti nuovi di DNA, ma rimangono appaiati dopo la duplicazione e i due filamenti di nuova sintesi si appaiano.

Secondo il modello semiconservativo, i due filamenti servono da stampo e poi ciascuno si appaia con il filamento complementare di nuova sintesi.

L’enzima che catalizza l’aggiunta di deossiribonucleotidi durante il processo di duplicazione è la DNA polimerasi. Esistono diverse isoforme di DNA polimerasi che condividono le seguenti caratteristiche:

Le DNA polimerasi non sono in grado di rompere i legami idrogeno per separare i due filamenti di un’elica di DNA.

Tutte le DNA polimerasi necessitano di uno stampo da copiare, fornito dai filamenti di un’elica preesistente.

Tutte le DNA polimerasi sono in grado di allungare un filamento di DNA o RNA preesistente, non possono iniziare la sintesi di una catena.

I due filamenti di una elica di DNA sono antiparalleli (5'— 3' e 3' — 5') e tutte le DNA polimerasi catalizzano solo l’aggiunta di un nucleotide all’estremità 3' di una catena nascente. In questo modo le catene possono crescere solo in direzione 5' — 3'.

Tutte le DNA polimerasi utilizzano come substrato solo i quattro nucleotidi trifosfato.

Nei batteri sono state identificate cinque DNA polimerasi: I, II, III, IV e V

LLa DNA polimerasi catalizza l’aggiunta sequenziale di deossiribonucleotidi all’estremita’ 3’-OH di una catena polinucleotidica accoppiata ad un filamento stampo.

la DNA-polimerasi

La forcella di replicazione è la struttura in cui avviene la duplicazione del DNA. E’ formata da una molecola di DNA in cui i due filamenti complementari sono separati per un tratto. I singoli filamenti fungono dastampo per la sintesi di un nuovo filamento complementare. Viene definito filamento "guida" quello in cui la sintesi di DNA procede in modo continuo, mentre il B è quello in cui la duplicazione avviene attraverso la sintesi brevi segmenti di DNA, chiamati frammenti di Okazaki.

Forcelle di Replicazione

LLa maggior parte delle reazioni di duplicazione del DNA è bidirezionale. Dopo che la DNA elicasi ha aperto l’elica di DNA, diverse molecole di DNA primasi, DNA polimerasi e DNA ligasi svolgono la loro azione nelle due direzioni.

Esempio di Duplicazione Bidirezionale

La DNA elicasi si lega al DNA e separa i due filamenti della molecola.

Il movimento della DNA elicasi richiede idrolisi di ATP.

La DNA ligasi catalizza la formazione di legami fosfodiesterici tra frammenti di Okazaki

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Bibliografiche “Invito alla biologia” di H. Curtis, N. Sue Barnes –

Ed. Zanichelli