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 desoxirribonucleico, que contém sua informação genética. As células eucarióticas armazenam o DNA nos cromossomos contidos nas membranas de um núcleo celular. Sem múltiplas origens de replicação, a replicação levaria muito mais tempo e retardaria o crescimento celular.

DNA 101

O DNA é uma molécula de cadeia longa com uma estrutura de açúcar alternado e grupos fosfato. Uma das quatro bases de nucleotídeos - moléculas em forma de anel contendo nitrogênio - se destaca em cada grupo de açúcar. Duas cadeias de DNA formam uma estrutura de dupla hélice na qual a base em cada localização de açúcar se liga à sua base complementar na cadeia irmã. Apenas certos pares são permitidos, então se você identificar uma base em um fio, você conhece a base na mesma posição no outro fio.

Cromossomos

Em eucariotos, os cromossomos são estruturas cilíndricas cromatina, que é uma mistura de DNA e histona proteínas. Células humanas têm 23 pares de cromossomos, um membro de par de cada pai. Um cromossomo humano contém cerca de 150 milhões de pares de bases. A cromatina é firmemente dobrada para comprimir o DNA, de modo que ele se encaixe em uma célula. Se você colocasse de ponta a ponta todo o DNA em uma célula humana, mediria cerca de 6 pés. Para que a replicação ocorra, a hélice de DNA deve ser desenrolada imediatamente antes da cópia.

Replicação

As células eucarióticas alternam entre crescimento e 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 filamento. Outra enzima, a helicase, separa primeiro os dois suportes em uma região chamada de origem de replicação. Cada cadeia serve como modelo para uma nova cadeia com uma sequência complementar de bases nucleotídicas. Uma bolha de replicação em torno da molécula de polimerase se move ao longo de cada filamento de DNA durante a operação de cópia. Os velhos e novos fios zip juntos na parte traseira da bolha.

Requisitos de tempo

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