Figura surprinde o moleculă de ADN în plină replicare, procesul prin care ADN-ul se copiază înainte ca celula să se dividă. Ca în Figura 2.8, catenele sunt desenate ca panglici, iar acolo unde sunt răsucite, perechile de baze dintre ele apar ca treptele unei scări. Acolo unde helixul este desfăcut, nucleotidele apar ca bile prinse prin tije de catena lor.

Atenție, figura se citește de la dreapta la stânga. În colțul din dreapta sus molecula este încă intactă, în mijloc cele două catene vechi sunt despărțite și fiecare își primește o catenă nouă, iar în stânga una dintre catenele vechi s-a răsucit deja, împreună cu catena ei nouă, într-un dublu helix.

Dreapta: dublul helix se desface

Capătul din dreapta sus este un dublu helix încă neatins: două catene răsucite una în jurul celeilalte, cu bazele ținute împreună prin legături slabe de hidrogen. Replicarea începe când enzime specializate rup sau „desfac” dublul helix. Aceste enzime nu sunt desenate, dar efectul lor se vede imediat spre stânga, unde catenele s-au despiralizat și au devenit drepte, ca laturile unei scări. Nucleotidele lor stau încă față în față, câte două pe fiecare treaptă.

La baza acestei scări, catenele se despart de tot. Una pornește spre stânga pe deasupra, ca un arc, iar cealaltă coboară și se întinde de-a lungul marginii de jos a desenului. Pe măsură ce se separă, bazele purinice (adenina, guanina) și pirimidinice (citozina, timina) de pe fiecare catenă rămân expuse.

Mijloc: fiecare catenă veche primește o catenă nouă

Bazele expuse atrag din jur nucleotidele lor complementare și le fac să stea în opoziție: în dreptul unei adenine se așază o nucleotidă cu timină, în dreptul unei guanine, una cu citozină. O astfel de nucleotidă liberă este desenată între cele două catene, ca o bilă cu o tijă și o mică bucată de bară. Ca orice nucleotidă de ADN, ea conține dezoxiriboză, o grupare fosfat și o bază azotată.

Enzima ADN polimerază, forma ovală mare care apare de trei ori în desen, unește componentele nucleotidice într-un șir lung de nucleotide. În urma ei rămâne catena nouă, o bară dreaptă de care atârnă nucleotidele împerecheate cu cele ale catenei vechi. Săgețile arată încotro înaintează fiecare enzimă:

• Pe catena veche de sus, cea în formă de arc, lucrează o singură enzimă, care înaintează spre dreapta, adică spre porțiunea care abia se desface. Catena nouă din spatele ei este lungă și continuă. În fața enzimei, bazele catenei vechi își așteaptă încă nucleotidele complementare.
• Pe catena veche de jos lucrează două enzime, care înaintează spre stânga. Aici catena nouă apare din două bucăți scurte, iar între ele, chiar sub nucleotida liberă, bazele catenei vechi nu și-au primit încă perechea.

Stânga: un nou dublu helix

Astfel, fiecare catenă veche determină sinteza unei noi catene, prin împerecherea bazelor complementare. Vechea catenă se unește apoi cu noua catenă și formează un dublu helix. Exact asta arată helixul din stânga: una dintre panglicile lui se continuă cu arcul catenei vechi de sus, iar cealaltă cu bara catenei noi de sub arc. Catena veche de jos va forma, împreună cu catena ei nouă, al doilea dublu helix, așa că din molecula inițială rezultă două noi dublu helixuri.

De ce „semiconservativă”

Fiecare dintre cele două molecule rezultate conține o catenă veche, păstrată din molecula inițială, și una nou sintetizată. Pentru că se conservă câte o catenă veche în fiecare nou dublu helix, procesul se numește replicare semiconservativă. Cum adenina se împerechează cu timina, iar citozina cu guanina, succesiunea bazelor de pe catena veche stabilește succesiunea de pe cea nouă. De aceea fiecare cromozom este copiat cu acuratețe.

Când are loc replicarea

ADN-ul se replică în interfază, mai precis în faza S a ciclului celular (Figura 3.7). În celulele umane se replică 46 de cromozomi, adică 46 de molecule de ADN. În faza G₁ fiecare cromozom are o singură cromatidă, iar după faza S are două cromatide, atașate la centromer. Cromozomii replicați se separă apoi, iar câte 46 trec în fiecare nouă celulă.