Una característica general de las células vivas es que se dividen. Antes de que una célula pueda convertirse en dos, la célula debe hacer una copia de su ADN, o ácido desoxirribonucleico, que contiene su información genética. Las células eucarióticas almacenan ADN en cromosomas encerrados dentro de las membranas de un núcleo celular. Sin múltiples orígenes de replicación, la replicación llevaría mucho más tiempo y ralentizaría el crecimiento celular.
DNA 101
El DNA es una molécula de cadena larga con una columna vertebral de grupos alternantes de azúcar y fosfato. Una de las cuatro bases de nucleótidos (moléculas en forma de anillo que contienen nitrógeno) cuelga de cada grupo de azúcar. Dos cadenas de ADN forman una estructura de doble hélice en la que la base en cada ubicación de azúcar se une a su base complementaria en la cadena hermana. Solo se permiten ciertos emparejamientos, de modo que si identifica una base en un filamento, conoce la base en la misma posición en el otro filamento.
Cromosomas
En eucariotas, los cromosomas son estructuras cilíndricas de cromatina, que es una mezcla de ADN y proteínas de histonas. Las células humanas tienen 23 pares de cromosomas, un miembro de par de cada padre. Un cromosoma humano contiene alrededor de 150 millones de pares de bases. La cromatina está fuertemente doblada para comprimir el ADN de modo que se ajuste a una célula. Si tendrías un extremo a otro todo el ADN en una célula humana, mediría aproximadamente 6 pies. Para que se produzca la replicación, la hélice de ADN debe desenrollarse justo antes de copiarse.
Replicación
Las células eucariotas alternan entre el crecimiento y la división, y el ADN se replica durante la fase de crecimiento. El ADN entra en un estado relajado que permite el acceso de la ADN polimerasa, la enzima que copia cada cadena. Otra enzima, helicasa, primero separa los dos rodales en una región llamada origen de replicación. Cada cadena sirve como plantilla para una nueva cadena con una secuencia complementaria de bases de nucleótidos. Una burbuja de replicación que rodea la molécula de polimerasa se mueve a lo largo de cada hebra de ADN durante la operación de copiado. Los hilos viejos y nuevos se cierran juntos en la parte posterior de la burbuja.
Requisitos de tiempo
La ADN polimerasa puede transcribir cromosomas eucarióticos a una velocidad de aproximadamente 50 pares de bases por segundo. Si el cromosoma tuviera un único origen de replicación, se necesitaría alrededor de un mes para copiar una hélice de ADN. Al usar orígenes múltiples, la célula puede replicar una hélice en aproximadamente una hora, una aceleración de 720 veces. Durante el proceso, múltiples burbujas de replicación en cada cromosoma producen pequeñas longitudes de ADN que luego se empalman para formar el producto final. La ventaja de tener orígenes múltiples es que permite una división celular y un crecimiento del organismo relativamente rápidos. Por ejemplo, una madre humana tendría que cargar un feto durante 540 años antes de dar a luz si tuviera que depender de un único origen de replicación en cada cromosoma.
