La scoperta della struttura del DNA: dall'ipotesi di Sutton all'elica di Watson e Crick, Appunti di Biologia

Scarica La scoperta della struttura del DNA: dall'ipotesi di Sutton all'elica di Watson e Crick e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! GLI STUDI SUI CROMOSOMI SESSUALI L'osservazione della meiosi e dei cromosomi è avvenuta decenni dopo gli studi di Mendel. Mendel è considerato padre della genetica classica in quanto esprime nel 1850 la prima teoria mendeliana elaborata senza visualizzare la divisione cellulare, basata solamente sull'osservazione della progenie. Esiste una relazione tra le teorie di Mendel e la meiosi? Sì perché Mendel senza saperlo ha descritto gli effetti della meiosi durante l'allineamento delle tetradi (in questa fase possono avvenire delle variazioni, dei cambiamenti, che sono eccezioni a Mendel) e dei cromosomi in piastra metafasica (dove si separano i cromatidi fratelli) questo avviene sia in meiosi | che in meiosi II (in particolare in metafase | e in metafase II). WALTER SUTTON Nel 1902, il biologo statunitense Walter Sutton stava studiando la produzione dei gameti nei maschi di cavallette quando, osservando il processo meiotico, notò che i cromosomi risultavano appaiati sin dall'inizio della prima divisione meiotica e i due cromosomi che costituivano ogni coppia erano quasi identici. Walter Sutton dopo aver osservato l'appaiamento dei cromosomi omologhi in meiosi di cavalletta notò che: vl cromosomi sono i portatori dei geni; v 1 due alleli di ogni gene si trovano su cromosomi omologhi che rimangono indipendenti (conferma ciò che aveva espresso Mendel nella legge dell'assortimento indipendente) e vengono separati al momento della meiosi. Y Si possono formare nuove combinazioni di alleli al momento della fecondazione con l'unione di due gameti. Al momento dell'unione di due gameti si possono formare diverse combinazioni di alleli, questo dipende dal fatto che si combinano diversi gameti. Secondo l'ipotesi di Sutton, i cromosomi si distribuiscono secondo un incrocio di tipo mendeliano, illustrato dal quadrato di Punnett. B gi petti della generazione F, DUI Prati Î TER (0) e 1] ti Game temminii == MD I Sutton fu colpito dal parallelismo fra le sue osservazioni e la legge della segregazione di Mendel. Da questo confronto emerge con chiarezza l'ipotesi che i cromosomi fossero i portatori dei geni e che i due alleli di ogni gene si trovassero sui cromosomi omologhi. L'ipotesi di Walter Sutton (questa ipotesi ci porterà alla teoria cromosomica): E] i cromosomi sono i portatori dei geni; i due alleli di ogni gene si trovano sui cromosomi omologhi (legge dell'assortimento indipendente, a patto che gli alleli si trovino su cromosomi diversi, gli alleli non devono essere sullo stesso cromatide, questa è un'opzione che viene tolta se avviene il crossing-over cioè lo scambio di segmenti di DNA corrispondenti tra cromatidi appartenenti a cromosomi omologhi) LEGGE DELL’ASSORTIMENTO INDIPENDENTE Secondo la legge dell’assortimento indipendente, quando si formano i gameti, gli alleli di un gene segregano (si separano) indipendentemente dagli alleli di un altro gene. E Alleli rimangono indipendenti e separati quando si separano i cromosomi omologhi (spiega la legge della segregazione) LEGGE DELLA SEGREGAZIONE Ogni individuo ha coppie di fattori per ogni unità ereditaria e i membri di una coppia segregano, cioè si separano, nella formazione dei gameti (legge della segregazione). Con questa legge Mendel aveva capito che i due alleli durante la meiosi vengono separati nella formazione dei gameti in modo casuale. [questo non era vero nelle piante di Mendel in quanto le autoimpollinava e per questo lo zigote conteneva gli stessi geni della madre e del padre (madre e padre erano uguali, derivavano dalla stessa pianta)] E] Fusione dei gameti al momento della fecondazione e origine di nuove combinazioni at ici penserai cndieai i 1600 2) i divi Nello stesso anno, il biologo tedesco Theodor Boveri, che stava studiando il modo in cui si sviluppano i tumori, giunse alla conclusione che il cancro era una patologia dovuta a errori avvenuti nel corso della mitosi, con conseguente formazione di cariotipi anomali. Questa teoria conferma la teoria cromosomica, secondo la quale i geni si trovavano sui cromosomi. GLI AUTOSOMI E I CROMOSOMI SESSUALI I cromosomi di un organismo diploide sono presenti in coppie. I cromosomi di tutte le coppie, tranne una, sono simili tra loro sia nei maschi che nelle femmine, questi cromosomi vengono chiamati AUTOSOMI. Fanno eccezione invece i CROMOSOMI SESSUALI che sono uguali tra loro solo nel caso si tratti di una femmina (XX), nel caso di un maschio i due cromosomi sono diversi (XY). Il sesso di un individuo è determinato dal cromosoma sessuale portato dal gamete maschile (X o Y), che si unisce al gamete femminile (XX). La probabilità che nasca un figlio maschio o femmina è dunque del 50% e dipende unicamente dal padre. IL CARIOTIPO Il cariotipo viene usato per analisi genetiche di tipo cromosomico, riesce ad individuare la presenza o meno di malattie cromosomiche. L'analisi del cariotipo viene utilizzata per le analisi prenatali, ad esempio per identificare un feto affetto da trisomia21, queste analisi non sono però sicure al 100%. LA TEORIA CROMOSOMICA La teoria cromosomica è frutto degli studi di Mendel, Sutton e Morgan. La teoria cromosomica prova la presenza dei geni sui cromosomi. Agli inizi del 900 la presenza dei geni sui cromosomi non era scontata. Sono stati effettuati moltissimi esperimenti solo con il microscopio ottico per dimostrare che i geni si trovano sui cromosomi. Gli studi di Morgan sono stati eseguiti sui geni portati dai cromosomi sessuali della Drosophila Melanogaster. Caratteristiche fondamentali per la riuscita dell'esperimento di Morgan sono che la Drosophila Melanogaster è: E] Facile da riprodurre E Allevabile in bottiglia Possiede solo 4 paia di cromosomi, questa è una caratteristica molto importante, in quanto è geneticamente molto semplice, possiede 8 cromosomi in tutto. | geni che si trovano sui cromosomi sessuali portano informazioni ereditarie che sembrano non seguire le leggi mendeliane. | primi studi sulla trasmissione di questi caratteri sono stati del biologo Thomas Hunt Morgan. Morgan ha notato che incrociando una femmina occhi rossi (dominante B) e un maschio occhi bianchi (recessivo b), poteva ottenere: OD 100% figli con occhi rossi NON SEGUONO LE 100% femmine con occhi rossi LEGGI DI MENDEL 100% maschi con occhi bianchi MALATTIE LEGATE AI CROMOSOMI SESSUALI Ereditarietà di caratteri recessivi legati al cromosoma X, è diversa da quella mendeliana come ci aveva già dimostrato Morgan, infatti: & Femmine eterozigoti sono portatrici sane: se su un X è presente un allele, viene espresso il gene presente sull'altro X. & Maschi portatori sono malati: i geni posti su X e Y sono diversi! Per cui se è presente un allele malato sulla X, non ce n'è un altro che può sostituirlo. Malattia legata al cromosoma y risulta essere dominante per quel cromosoma (NON può essere recessiva) in quanto il maschio possiede solo un cromosoma y (mentre le femmine non lo possiedono), di conseguenza il 100% dei figli maschi di un padre malato saranno sicuramente malati. Malattia legata al cromosoma x risulta essere una malattia recessiva in quanto possono essere presenti delle portatrici sane. Questo significa che da un incrocio di una donna portatrice sana (X malato, X sano) con un uomo sano (XY sani) potranno nascere figli sani (se si incrociano X madre sano e Y/X padre sani), figlie portatrici sane (X malato della madre e X del padre sano) oppure figli maschi malati (X malato della madre e Y sano del padre) questa ddonna è portatrice per Questa donna ha ereditato un fallele mutato, maò un eterozigote — cromosoma Y mutato dalla madre fenotipicamente sano Xx e un comosemaX sano dal padre. \ Femmina portatrice Generazione (genitori diungene per i dciturisimo su uno dei cromosomiX Generazione Il © Femmina sana {T] Maschio sano ERI Maschio malato Generazione Il Generazione IV ‘Questuomo è malato perché ha ereditato i Duefratelli hanno cromosoma X mutato dalla madre e un cromosoma ereditato il cromosoma Y sano dal padre. Egli na trasmesso ii cromosoma Xmutato dalla madre. X mutato assua figlia (portatrice sanal, che a sua lmaschio esprime la volta lo ha passat al proprio figlio (nalalu) anutazione, la femmina è portatrice sana. Y Emofili un gruppo di malattie in cui il sangue non coagula normalmente. Albert Victoria Edward George V| George VI Waldemar and Alexis Rupert. Alfonso and Gonzalo Heinreich ESEMPI DI MALATTIE LEGATE AL SESSO: Y_ DALTONISMO: incapacità totale o parziale di distinguere i colori a causa, di un’alterazione delle strutture fotosensibili a livello della retina. Il termine “daltonismo” deriva dal chimico John Dalton che per primo stese un articolo in cui esponeva il problema derivato dalla sua cecità cromatica. La forma più comune di daltonismo è la cecità rosso-verde: i soggetti affetti non sono in grado di distinguere i due colori perché le lunghezze d'onda del rosso e del verde, rispettivamente medie (700 nm) e lunghe (540 nm), sono percepite come identiche. I geni che codificano per i pigmenti sensibili alla luce rossa e verde sono entrambi posti sul cromosoma X. sei una persona di sesso maschile presenta il cromosoma X non portatore del gene per il riconoscimento del colore verde, non potrà distinguere il colore verde al rosso, viceversa, un difetto del cromosoma X sul riconoscimento per il colore rosso genera incapacità opposta, non distinguerà il colore rosso dal verde. le femmine eterozigoti hanno una visione normale, mentre quelle omozigoti recessive per il daltonismo, vendo entrambi i cromosomi portatori di alleli difettosi, manifestano la malattia. Il daltonismo è considerato una malattia legata al sesso, il che significa che i geni posti a livello dei cromosomi sessuali X sono i responsabili della cecità cromatica: la malattia, infatti, colpisce soprattutto i maschi (XY) e meno le femmine (XX). Non esistono cure farmacologiche per correggere il daltonismo congenito; l’unico trattamento è di natura tecnologico-informatica. È stato programmato un software adatto ai soggetti affetti da daltonismo per riuscire a distinguere i colori EMOFILIA: l’emofilia, consiste in un gruppo di malattie in cui il sangue non coagula normalmente. La coagulazione del sangue avviene in seguito a complesse reazioni che richiedono la presenza nel plasma di specifici fattori proteici; l'incapacità di produrre una particolare proteina, nota come fattore VIII. Per gli individui affetti da questo tipo di emofilia, anche semplici ferite superficiali comportano un alto rischio di emorragie. Oggi è disponibile un tipo di fattore, sintetizzato grazie alle tecniche dell'ingegneria genetica, che può essere somministrato agli individui malati per ridurre gli effetti della malattia. L'emofilia si comporta esattamente come il daltonismo essendo una malattia legata al sesso. Le femmine eterozigoti saranno portatrici sane, ma possono essere portatrici sane ovvero possono trasmettere la malattia ai figli. Curiosità: fin dal novecento l’emofilia ha afflitto alcune famiglie reali europee, perché era d'uso eseguire il matrimonio fra consanguinei, per esempio, la Regina Vittoria d'Inghilterra era probabilmente portatrice sana dell'emofilia; suo figlio Leopoldo, malato morì a 31 anni e due delle sue figlie, Alice e Beatrice, probabilmente erano portatrici sane e trasmisero la malattia ai reali di Russia, Russia, Spagna. DISTROFIA MUSCOLARE DI DUCHENNE: è una patologia neuromuscolare a trasmissione recessiva legata al cromosoma X, ed è caratterizzata da una degenerazione progressiva dei muscoli scheletrici, lisci e cardiaci, che genera debolezza muscolare diffusa. Colpisce prevalentemente i maschi mentre le femmine sono di solito portatrici sane. Si manifesta nella prima infanzia con problemi nella deambulazione che progrediscono fino alla perdita dell'autonomia. È la più grave tra le distrofie muscolari: conduce alla completa immobilità e l'aspettativa di vita, pur raddoppiata negli ultimi anni, non supera il terzo decennio. La DMD colpisce infatti in modo specifico il tessuto muscolare scheletrico, compresi i muscoli respiratori e il cuore, ed è caratterizzata da una progressiva distruzione del tessuto muscolare che viene progressivamente sostituito da tessuto fibrotico e adiposo. Oggi in Italia soffrono di DMD circa 20000 persone, con un'incidenza di un bambino malato su 3500 circa. Nel 1987, il genetista statunitense Kunkel, ha identificato e isolato una proteina fibrillare nelle cellule muscolari: la distrofina. Questa proteina, costituisce un collegamento tra citoscheletro e matrice extracellulare. Questa proteina è difettosa o addirittura assente, nei pazienti colpiti da distrofia muscolare, ciò si traduce in una progressiva perdita di forza muscolare. Alcune ricerche recenti prevedono per questa malattia l'impianto di cellule staminali in grado di promuovere la rigenerazione del tessuto muscolare, mentre altre si basano sulla sperimentazione dei farmaci contenenti una proteina normalmente presente nel feto e nei muscoli danneggiati, questa proteina favorisce la ricostruzione dei tessuti e potrebbe compensare l'assenza di distrofina. Un'altra forma meno grave e più rara della DMD è la distrofia muscolare di Becker. Anche questa malattia è legata a una mutazione di un gene presente sul cromosoma X che codifica la distrofina, determinando una struttura anomala e perciò poco funzionale. SINDROME DELL'X FRAGILE: è una malattia genetica causata da una mutazione sul cromosoma X. Questa sindrome è la causa più frequente del ritardo mentale ereditario nei maschi. L'incidenza della patologia è di circa 1 su 4000 soggetti di sesso maschile, e di 1 su 7000 di sesso femminile. Le donne portatrici sane di sindrome dell’X fragile sono circa 1 su 259. La patologia non compare alla nascita, si manifesta progressivamente, dai primi mesi di vita alla pubertà. I soggetti affetti da X fragile presentano un volto allungato, padiglioni auricolari a impianto basso. Essendo un fenotipo lieve, la diagnosi clinica della sindrome dell’X fragile è difficile, specie nei bambini. Spesso si arriva alla diagnosi indagando su tutti i casi di ritardo mentale che non presentano una causa evidente. Non esiste una cura per la sindrome dell’X fragile. La terapia di supporto attuata con i soggetti che ne sono affetti è basata sull'integrazione di psicomotricità, logopedia, terapia occupazionale. La sindrome dell’X fragile rientra nelle malattie rare del Ministero della Salute Italiano. DNA Il materiale ereditario fu isolato per la prima volta nel 1869 dal medico tedesco Friedrich Miescher, nello stesso decennio Darwin pubblicava il libro l'origine delle specie e Mendel comunicava i risultati delle sue ricerche di genetica alla società di storia naturale di Brunn. La sostanza isolata da Miescher nel 1869, proveniva dal nucleo dei globuli bianchi presenti sulle bende usate negli ospedali; per questo fu denominata nucleina. La nucleina era una sostanza acida e zuccherina, ricca di azoto e fosforo. In seguito la nucleina fu rinominata acido nucleico e poi acido desossiribonucleico (DNA) per distinguerla dall’acido ribonucleico (RNA). Il DNA viene considerato una MACROMOLECOLA. Negli anni Venti del Novecento gli scienziati erano ormai certi che i cromosomi fossero costituiti da DNA e proteine in quantità più o meno uguali, ma non sapevano se il materiale ereditario fosse contenuto e trasmesso da proteine o da DNA. In un primo momento, l’attenzione dei biochimici si concentra sulle proteine, polimeri di 20 amminoacidi diversi che presentano una grande varietà di strutture e funzioni. Sembrava molto più probabile che gli aminoacidi costruissero un linguaggio, capace di fornire le istruzioni per tutte le attività cellulari rispetto al DNA, costituito solamente da 4 tipi diversi di nucleotidi. Grazie a due serie di esperimenti, condotti rispettivamente sui batteri e sui virus, l'ipotesi che i geni fossero di natura proteica si rivelò errata e si dimostrò che i geni erano contenuti nel DNA. Sia i procarioti che i virus, presentano strutture più semplice degli eucarioti e risulta quindi più facile eseguire gli esperimenti. Uno dei batteri più usati per questi studi fu lo Escherichia coli, un microrganismo presente nell'intestino umano, ma vennero impiegate anche altre specie, come il batterio patogeno che provoca la polmonite umana. Prima di arrivare però a definire il DNA come mezzo per trasportare informazioni genetiche occorre analizzare 3 esperimenti fondamentali: 1. Griffith 2. Hershey e Chase 3. Avery GRIFFITH L'esperimento del medico inglese Frederick Griffith nel 1928. Lo scopo della ricerca era trovare un vaccino contro lo pneumococco che, all’epoca, uccideva molte persone, soprattutto bambini, perché non erano ancora stati scoperti gli antibiotici. Griffith stava lavorando su due diversi ceppi di pneumococco: vil ceppo S era formato da cellule che producevano colonie dalla superficie liscia e lucida. Le cellule del ceppo S erano ricoperte da una capsula di polisaccaridi che le proteggeva dal sistema immunitario dell'ospite. Se venivano iniettati in topi di laboratorio, i batteri S si dividevano attivamente e provocavano la polmonite, dimostrando di essere un ceppo altamente patogeno; vil ceppo R produceva colonie dalla superficie irregolare. Questi batteri, non possedevano la capsula protettiva, non erano patogeni e se venivano inoculati nei topi non erano in grado di generare la malattia. Le prove eseguite da Avery sono 4: 1) inietta in un topo il ceppo S. il ceppo S essendo VIRULENTO, fa morire il topo. Avery ritrova durante l'autopsia batteri di pneumococco vivi. 2) Inietta in un topo il ceppo R (non virulento). Il topo vive e alla morte, durante l'autopsia non vengono trovati batteri vivi. 3) Prova ad uccidere tramite il calore il ceppo S virulento, rendendo incapace il ceppo S di produrre l'infezione. Inietta il ceppo S nel topo. Il topo vive e durante l'autopsia non sono presenti batteri vivi. 4) Prova a mescolare alcuni pneumococchi S uccisi, con alcuni ppeumococchi R e li inietta nel topo. Il topo MUORE, durante l'autopsia vengono ritrovati pneumococchi di tipo S vivi; anche se questi erano stati uccisi. Questo dimostra che alcuni pneumococchi di tipo S hanno passato il materiale genetico al ceppo R. I risultati di Griffith indicavano che nei batteri S uccisi doveva esistere una sostanza che, una volta incorporata dalle cellule R vive, produceva in loro un cambiamento ereditario; questa sostanza, di cui non si conosceva la natura Purina Pirimidina ce °% i sono due tipi di basi azotate: le purine, che presentano una struttura a due anelli, e le pirimidine, che hanno un solo anello. Lo studio del1950 del chimico austriaco Erwin Chargaff sul confronto del DNA di organismi di specie diverse: La composizione percentuale delle basi del DNA è diversa da una specie all'altra Campioni di DNA isolati da tessuti diversi di organismi della stessa specie mostrano la stessa composizione di basi v la composizione percentuale delle basi non è influenzata dall'età dell'organismo, dal suo stato di nutrizione o dalle condizioni ambientali Y Intutti i DNA cellulari: a) la quantità di adenina è uguale alla quantità di timina (A = T); b) la quantità di guanina è uguale alla quantità di citosina (G = C); c) la quantità totale (in numero) delle purine (A + G) è uguale a quella delle pirimidine (T+C). Queste relazioni quantitative, denominate regole di Chargaff, furono fondamentali per stabilire la struttura tridimensionale del DNA e sul modo in cui le informazioni genetiche sono codificate al suo interno. Nello stesso periodo in cui Chargaff metteva a punto i suoi risultati, i biofisici Rosalind Franklin e Maurice Wilkins utilizzarono i raggi X per studiare la disposizione degli atomi nelle molecole di DNA; i loro risultati rivelarono che la molecola del DNA ha una struttura fortemente simmetrica e la forma di un'elica destrogira, cioè avvolta da sinistra verso destra, con il diametro costante di 2 nm. I due scienziati riescono a cristallizzare il DNA e poi lo sottopongono ai raggi X. La cristallografia permette di mettere in estremo ordine gli atomi di DNA. Dalla foto che ottengono i due biofisici non si nota esplicitamente il DNA ma se ne intravede la forma. Se immaginiamo il DNA come una scala a pioli la foto che ottengono Rosalind Franklin e Maurice Wilkins è come uno scatto dall'alto. 4 ] cene sodio \ | ( [ronnie srereaemto rai gio te son prodotte erano "iii i i Nel 1951 Watson e Crick iniziarono a elaborare un modello tridimensionale della molecola di DNA, sebbene il loro progetto di ricerca riguardasse le proteine, entrambi erano molto interessati a scoprire in che modo l'informazione genetica fosse custodita all'interno del DNA. In particolare, considerarono tre fattori: 1. Le analisi delle immagini ai raggi X di Franklin e Wilkins mostravano che la molecola di DNA aveva la forma di un'elica destrogira; 2. 1 dati fisici e chimici suggerivano che nella molecola ci fossero due catene polinucleotidiche affiancate 3. La regola di Chargaff indicava che la quantità totale delle purine fosse pari a quella delle pirimidine. Nel 1953 James Watson e Francis Crick proposero un modello tridimensionale del DNA, con struttura a doppia elica. Il 25 aprile del 1953, Watson e Crick pubblicarono sulla rivista scientifica Nature il loro modello della struttura del DNA; tale modello spiegava le proprietà della molecola e apriva la strada alla comprensione delle sue funzioni. Per questo risultato, nel 1962 Watson, Crick e Wilkins ricevettero il premio Nobel per la Medicina, mentre Rosalind Franklin, che nel frattempo era morta di cancro, non ricevette neppure un elogio postumo. LA STRUTTURA DEL DNA Struttura del DNA: v v Il DNA è composto da una doppia elica costituita da due catene di polinucleotidi, complementari e antiparalleli. Ciascuna catena polinucleotidica forma un singolo filamento di DNA. Lo zucchero fosfato presente nei nucleotidi ha un'elevata carica negativa dovuta alla presenza dei gruppi fosfato e forma facilmente legami a idrogeno con le molecole d’acqua; le basi azotate, al contrario, sono apolari.] legami a idrogeno sono legami intermolecolari di natura elettrostatica che si instaurano nell'acqua tra le parziali cariche negative dell'atomo di ossigeno di una molecola e le parziali cariche positive degli atomi d’idrogeno di altre due molecole; sono legami deboli: in media la loro forza è pari al 5-10% di quella dei legami covalenti. I nucleotidi sono tenuti insieme da un legame covalente (legame fosfodiesterico). Questo legame costituisce la struttura portante dello scheletro zucchero-fosfato, attribuisce anche a ciascun filamento una direzionalità. Dallo scheletro zucchero-fosfato di ciascun filamento si formano le basi azotate dirette verso il centro della doppia elica; ogni base di un filamento ha quindi la possibilità di appaiarsi alla base che si trova sul filamento opposto per mezzo di legami a idrogeno. | legami a idrogeno sono relativamente deboli, ma contribuiscono a dare stabilità alla doppia elica. Un altro fattore che contribuisce alla stabilità del DNA è il cosiddetto «impilamento delle basi», un fenomeno secondo cui le basi azotate di un filamento si compattano perché essendo idrofobiche, tendono a rimanere vicine per allontanarsi dall'acqua. | due filamenti sono tenuti insieme da legami a idrogeno tra basi azotate (A si lega con T; G si lega con C). L'adenina si lega alla timina con due legami a idrogeno; mentre la guanina e la citosina legandosi formano tre legami ad idrogeno. Le basi appaiate risultano pertanto complementari. I filamenti di DNA hanno direzioni opposte, per questo motivo si dice che sono antiparalleli. Nell’elica si osserva un solco maggiore e un solco minore. Il legame fosfodiesterico si forma per condensazione tra un ossidrile del desossiribosio e un ossidrile del gruppo fosfato, con eliminazione di una molecola d'acqua. Diametro 2 nm < Figura 8 ft Struttura a doppio filamento di un breve segmento di una molecol: di DINA, con avicenziati l'orlentamento Giro completo opposto del due filamenti e ilegami 3,nm a Idrogeno fra le basl appalate. solco maggiore de La distanza tra | due montanti, calcolata in base alle fotografie ottenute da Rosalind Frari con la Lewnica della cristallografia araggiX.è di2 nanometri. Distanza tra le basi 0,34 nm elica del DIVA comple un giro completo ogni 10 basi azotate circa e, poiché la distanza tra le basi ci due nucleotidi successivi è di0,34 nm, giro completo misura crca3,4nm Viene chiamato solco ‘maggiore la distanza tra due spire del doppio filamento e corrisponde allo spazio GG H HQ Ya H o NW dé «vuoto» dell'elica. Ogni base forma un H legame covalente con A H la molecola di zucchero HH H di neltratto ci montante adiacente a essa. + Estonia Esta dalegamia idrogeno, H untipedilegame relativamente detole. Le basi azotate sono unite Ch, REPLICAZIONE DEL DNA Un requisito fondamentale del materiale genetico è la capacità di contenere informazioni. Un aspetto non secondario della scoperta di Watson e Crick fu che il loro modello della struttura del DNA dimostrava che le informazioni genetiche sono indicate dalla sequenza delle basi azotate nella molecola di DNA. È proprio la sequenza delle basi azotate a dettare le regole per la sintesi delle proteine, che avviene nel citoplasma. Poiché il numero di nucleotidi varia da circa 5000 per i virus più semplici ai 670 miliardi di nucleotidi del protozoo Amoeba dubia, le variazioni possibili raggiungono un numero elevatissimo. Il DNA contenuto in una cellula umana, che è costituito da 6 miliardi di nucleotidi, può contenere informazioni equivalenti a 600 000 pagine stampate, ognuna contenente 500 parole. Questi numeri spiegano come la struttura del DNA possa contenere le istruzioni per l'infinita diversità degli esseri viventi. Un'altra caratteristica del materiale genetico è la capacità di produrre copie identiche di sé stesso ogni volta che la cellula si divide. La replicazione del DNA si realizza facilmente grazie alla complementarietà delle basi appaiate: ogni filamento, infatti, può funzionare da stampo per produrre un nuovo filamento complementare.