Photodisque/Vision numérique/Getty Images
L'information génétique qui régit tous les organismes vivants réside dans les brins d'ADN de leurs chromosomes. Une molécule d'ADN est une double hélice composée de nucléotides, chaque nucléotide comprenant un groupe phosphate, un sucre désoxyribose et une base azotée. Le squelette sucre-phosphate étant asymétrique, les deux brins vont dans des directions opposées.
Le squelette sucre‑phosphate est constitué d’un désoxyribose à cinq carbones (C1′‑C5′). Le carbone 5' s'attache à un groupe phosphate, tandis que le carbone 3' porte un groupe hydroxyle. Lorsque les nucléotides se lient, le phosphate 5′ d’un sucre se lie de manière covalente à l’hydroxyle 3′ du suivant, établissant un brin continu 5′ → 3′. Le brin complémentaire s'étend sur 3′→5′.
L'appariement des bases suit des règles strictes :l'adénine s'apparie à la thymine (A‑T) et la cytosine s'apparie à la guanine (C‑G). Ces paires forment les échelons de l'hélice.
Pendant la phase S, l'hélicase déroule la double hélice et l'ADN polymérase III (chez les procaryotes) ou l'ADN polymérase δ/ε (chez les eucaryotes) commence la synthèse. Les polymérases ne peuvent ajouter des nucléotides que dans la direction 5′ → 3 ′, de sorte que le brin orienté 5′ → 3′ – le brin principal – peut être copié en continu à mesure que la fourche de réplication progresse. Le brin opposé, orienté 3′ → 5′, est le brin en retard et doit être synthétisé en segments courts et en sens inverse appelés fragments d'Okazaki.
Chaque fragment est initié par une amorce déposée par la primase, puis allongée par la polymérase. Lorsque la fourche de réplication avance, le fragment suivant est produit et ce cycle se répète jusqu'à ce que l'ensemble du brin en retard soit terminé.
Une fois que tous les fragments d'Okazaki sont formés, l'ADN ligase catalyse la formation de liaisons phosphodiester entre les extrémités 3′-OH et 5′-phosphate adjacentes, produisant un brin continu. Le résultat est deux doubles hélices identiques, chacune composée d'un brin parental et d'un brin nouvellement synthétisé.