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La molecola di dna è capace di autocatalisi, cioè di fare copie di sè attrraverso il processo di duplicazione che avviene in un momento detto fase S o fase di sintesi del ciclo cellulare.
In questa fase, da una molecola di dna se ne ottengono due uguali alla precedente, in questo modo alle cellule figlie verrà assicurata una copia completa del dna presente nella cellula madre.
La duplicazione della molecola di dna avviene nel nucleo della cellula.
Sappiamo che questa molecola è costituita da due filamenti polinucleotidici, questi filamenti vengono srotolati e separati in seguito alla rottura dei legami a idrogeno che tengono unite la basi azotate, la rottura dei legami avviene ad opera degli enzimi.
I due filamenti si allontanano, ognuno espone le proprie basi azotate e funge da stampo per la sintesi di un nuovo filamento.
Le basi azotate esposte si legano, secondo le regole della complementarietà.
L'enzima dna polimerasi provvederà ad unire i nucleotidi del filamento complementare, provvederà cioè ad unire, tramite il gruppo fosfato, il terzo atomo del carbonio dello zucchero al quinto atomo di carbonio dello zucchero successivo.

Si può notare che lungo la molecola di dna si formano delle bolle che rappresentano i punti di origine della duplicazione; essi corrispondono ai punti in cui la doppia elica si srotola e si chiude.

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