DNA, replicazione, trascrizione e traduzione, Appunti di Scienze della Terra

Scarica DNA, replicazione, trascrizione e traduzione e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! IL DNA Nell'organismo umano ci sono 4 macromolecole: lipidi, carboidrati, proteine e acidi nucleici (DNA e RNA) STORIA Rosaline Franklin --> cristallografia a raggi X le permette di scoprire la forma ad elica del DNA Chargaff --> scopre che il DNA è formato da basi azotate, purine e pirimidine. Le purine (ADENINA e GUANINA) hanno due anelli e le pirimidine (TIMINA e CITOSINA) uno. Watson e Crick --> hanno scoperto la struttura a doppia elica del DNA. STRUTTURA DEL DNA Il DNA è una grande molecola costituita da 2 filamenti, avvolti tra loro avvolti a formare la doppia elica. Contiene materiale genetico e si eredita. Ogni filamento è costituito da una sequenza di 4 basi azotate: adenina +timina, citosina + guanina (uguali in quantità). La struttura ad elica del DNA (acido nucleico) è formata da due catene polinucleotidiche, perché formate da più nucleotidi. In base al tipo di base azotata che si trova, ci sono 4 tipi di nucleotidi. NUCLEOTIDE = molecola di zucchero (desossiribosio, 5 atomi di carbonio) + molecola di fosfato (legata al C5) + base azotata (legata al C1). Legame fosfodiesterico (=un fosfato che lega due zuccheri): si forma tra fosfato, legato al C5 dello zucchero, e gruppo OH, legato al carbonio C3 del nucleotide precedente. Le basi azotate si legano tra loro mediante legami a idrogeno, che tengono uniti le catene polinucleotidiche: le timine si legano solo alle adenine, le guanine solo alle citosine CARATTERISTICHE DEL DNA:  Le due catene sono complementari: a ogni timina vi è una adenina e a ogni guanina una citosina  Le due catene sono antiparallele: si trovano orientate in direzioni opposte. disposte in maniera opposta, ogni catena avrà all’estremità un fosfato libero?. La disposizione 3’ 5’ è riferita agli atomi di carbonio dello zucchero, se l'ultimo zucchero mostra il carbonio 3’ quello sarà l'estremità 3’, viceversa per l'estremità 5’  L'elica ha rotazione destrogira: ogni giro completo dell’elica avviene ogni 10 nucleotidi Le due catene di desossiribosio e il fosfato = montanti L'appaiamento orizzontale delle basi = pioli REPLICAZIONE Poiché complementare, nella molecola di DNA ci può essere l'informazione genetica e il DNA può replicarsi ad ogni ciclo cellulare (replicazione necessaria) Cosa serve per la replicazione: nucleotidi, DNA polimerasi, filamento stampo 3 modelli di replicazione proposti: 1. modello semiconservativo: si pensava che le due cellule figlie ereditassero un filamento vecchio e uno nuovo (sintetizzato) 2. modello conservativo: le due molecole figlie erano formate una esclusivamente dal DNA parentale e l'altra da filamenti nuovi 3. modello dispersivo: le cellule figlie che si formavano era formate da frammenti di filamenti vecchi e nuovi. Quello corretto è il modello SEMICONSERVATIVO ↓ Meselson e Stalh fanno un esperimento: usano il batterio di escherichia coli, l'azoto pesante e l'azoto 14 leggero. Fanno crescere le cellule in quello pesante e vedono che le molecole di DNA si depositano in basso. Dopo 20 minuti prendono i batteri dell'azoto pesante e li mettono in quello leggero = i batteri si replicano, replicando il DNA. Le molecole si sono depositate in mezzo perché vi era sia azoto pesante che leggero. Dopo 40 minuti si forma una banda leggera intermedia (vedi libro) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---- La replicazione del DNA prevede la separazione dei filamenti del DNA stampo e l’allungamento dei filamenti neosintetizzati per l'aggiunta di nucleotidi all’estremità 3' --> complesso di replicazione Ogni filamento ha una estremità chiamata 3' e una chiamata 5'. Il fatto che i due filamenti siano antiparalleli è importante, poiché ciò determina la modalità in cui ogni filamento viene replicato: 4. Il DNA, avvolto attorno agli istoni, viene svolto dalle topoisomerasi (proteine del complesso di replicazione) 5. Origine di separazione dei due filamenti: l'enzima elicasi apre la doppia elica "a zip", generando la forcella di replicazione --> ciascuno dei due filamenti servirà da stampo per la formazione di due doppie eliche di DNA La DNA polimerasi è un enzima che non riesce, da solo, a inserire il primo nucleotide, per cui: 6. L'enzima primasi produce un piccolo tratto di RNA, detto primer, che definisce il punto di partenza per la costruzione del nuovo filamento di DNA 7. Avendo un ossigeno a disposizione a cui legarsi, la DNA polimerasi inserisce il primo nucleotide e scorre in avanti a partire dal primer, producendo il nuovo filamento di DNA, aggiungendo una base azotata alla volta, ma può aggiungere basi solo in direzione 5' 3' --> solo uno dei nuovi filamenti può essere prodotto con continuità (filamento veloce) ↓ l'altro (filamento lento), muovendosi in direzione opposta, deve essere replicato in altro modo poiché la forcella di replicazione si muove in direzione opposta alla sua --> la DNA polimerasi può produrre questo filamento solo in una serie di tratti, chiamati frammenti di Okazaki. La DNA polimerasi parte da un primer, aggiunge un certo numero di basi azotate in direzione 5' 3', poi un nuovo primer, un altro frammento di Okazaki etc... 8. Un enzima rimuove tutti i primer di RNA da entrambi i filamenti di DNA, quando tutto è stato prodotto 9. La DNA polimerasi sintetizza i frammenti mancanti perché trova l'ossigeno del nucleotide successivo libero 10. L'enzima DNA ligasi unisce i vari frammenti di filamenti per dare continuità all'intera struttura =replicazione semiconservativa: ogni nuova molecola di DNA è costituita da un vecchio filamento, conservato, e da uno nuovo sintetizzato. All'estremità dei due filamenti ci sono due primer, rimuovendoli, la DNA polimerasi non è in grado di sintetizzarle, perché non riesce a inserire il primo nucleotide senza legarlo a un altro --> il primo primer inserito nel filamento veloce e l'ultimo inserito in quello lento non saranno sostituiti da frammenti. Conseguenza: dato che i due frammenti non si possono sintetizzare, una volta tolti i primer il filamento stampo viene tagliato e le estremità sono accorciate. ↓ Di volta in volta il DNA si accorcia -->per evitare di perdere informazione a ogni replicazione, ogni DNA ha a disposizione le telomeri, sequenze di nucleotidi, circa 2500, che danno la possibilità alla cellula di replicarsi anche se non hanno alcuna informazione. Ogni volta che il DNA si duplica perde dalle estremità dai 50 a 200 nucleotidi alla volta e, una volta consumati i telomeri, la cellulare muore. Esistono cellule che non muoiono mai, come i gameti (cellule riproduttive) e le cellule staminali, le quali sono non specializzate, ma possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula --> in questi due tipi di cellule ci sono le telomerasi che estendono il telomero e impediscono l'accorciamento del DNA, e quindi del cromosoma.