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A estrutura da dupla hélice do DNA sugere um mecanismo para a replicação do DNA devido à sua natureza complementar. Cada uma das duas fitas de DNA é composta por nucleotídeos que se ligam de forma específica: adenina (A) se liga à timina (T) e citosina (C) se liga à guanina (G). Essa complementaridade das bases permite que as duas fitas se separem durante a replicação do DNA. Durante a replicação, as enzimas responsáveis pela síntese do DNA, chamadas de DNA polimerases, utilizam cada uma das fitas de DNA como molde para sintetizar uma nova fita complementar. Assim, uma nova dupla hélice de DNA é formada, onde cada uma das fitas originais serve como molde para a síntese de uma nova fita. Esse mecanismo de replicação do DNA é conhecido como replicação semiconservativa, pois cada nova molécula de DNA formada contém uma fita original e uma fita recém-sintetizada. A estrutura da dupla hélice do DNA fornece a base para esse processo de replicação, permitindo que a informação genética seja transmitida de uma geração de células para a próxima.
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