Na biologia molecular, a replicação do DNA é o processo biológico de produção de duas réplicas idênticas de DNA a partir de uma molécula de DNA original. Este processo ocorre em todos os organismos vivos e é a base para a herança biológica. A célula possui a propriedade distinta de divisão, o que torna a replicação do DNA essencial. O DNA é composto por uma dupla hélice de duas fitas complementares. Durante a replicação, essas fitas são separadas. Cada fita da molécula de DNA original serve então como um modelo para a produção de sua contraparte, um processo conhecido como replicação semiconservativa. A revisão celular e os mecanismos de verificação de erros garantem uma fidelidade quase perfeita para a replicação do DNA.
Em uma célula, a replicação do DNA começa em locais específicos, ou origens de replicação, no genoma. O desenrolamento do DNA na origem e a síntese de novas fitas resulta em bifurcações de replicação que crescem bidirecionalmente a partir da origem. Várias proteínas estão associadas à forquilha de replicação para ajudar na iniciação e na continuação da síntese de DNA. Mais proeminentemente, a DNA polimerase sintetiza as novas fitas adicionando nucleotídeos que complementam cada fita (molde). A replicação do DNA ocorre durante o estágio S da interfase. A replicação do DNA também pode ser realizada in vitro (artificialmente, fora de uma célula). As polimerases de DNA isoladas de células e iniciadores de DNA artificiais podem ser usadas para iniciar a síntese de DNA em sequências conhecidas em uma molécula de DNA molde. A reação em cadeia da polimerase (PCR), uma técnica laboratorial comum, aplica ciclicamente essa síntese artificial para amplificar um fragmento de DNA alvo específico de um pool de DNA. O DNA geralmente existe como uma estrutura de fita dupla, com ambas as fitas enroladas juntas para formar a dupla hélice característica. Cada fita simples de DNA é uma cadeia de quatro tipos de nucleotídeos. Os nucleotídeos do DNA contêm um açúcar desoxirribose, um fosfato e uma nucleobase.
Os quatro tipos de nucleotídeos correspondem às quatro nucleobases adenina, citosina, guanina e timina, comumente abreviados como A, C, G e T. Adenina e guanina são bases purinas, enquanto citosina e timina são pirimidinas. Esses nucleotídeos formam ligações fosfodiéster, criando a espinha dorsal fosfato-desoxirribose da dupla hélice do DNA, com as bases do núcleo apontando para dentro (isto é, em direção à fita oposta). Os nucleotídeos (bases) são combinados entre as fitas por meio de ligações de hidrogênio para formar pares de bases. Pares de adenina com timina (duas ligações de hidrogênio) e pares de guanina com citosina (mais forte: três ligações de hidrogênio).
As fitas de DNA têm uma direcionalidade, e as diferentes extremidades de uma única fita são chamadas de "extremidade 3 '(linha três)" e "extremidade 5' (linha cinco)". Por convenção, se a sequência de bases de uma única fita de DNA é fornecida, a extremidade esquerda da sequência é a extremidade 5 ', enquanto a extremidade direita da sequência é a extremidade 3'. As fitas da dupla hélice são antiparalelas, sendo uma de 5 'a 3' e a fita oposta de 3 'a 5'. Esses termos se referem ao átomo de carbono na desoxirribose ao qual o próximo fosfato da cadeia se liga. A direcionalidade tem consequências na síntese de DNA, porque a DNA polimerase pode sintetizar DNA em apenas uma direção, adicionando nucleotídeos à extremidade 3 'de uma fita de DNA.
As ligações fosfodiéster (intra-fita) são mais fortes do que as ligações de hidrogênio (inter-fita). Isso permite que os fios sejam separados uns dos outros. Os nucleotídeos em uma única fita podem, portanto, ser usados para reconstruir nucleotídeos em uma fita parceira recentemente sintetizada. Tudo o que é preciso saber sobre a estrutura do DNA e sua replicação.
