Replicazione del DNA: processo e fasi di duplicazione, trascrizione e traduzione, Appunti di Biologia Molecolare

Scarica Replicazione del DNA: processo e fasi di duplicazione, trascrizione e traduzione e più Appunti in PDF di Biologia Molecolare solo su Docsity! Duplicazione del DNA IL DNA è LA MOLECOLA DEPOSITARIA DELL’INFORMAZIONE GENICA CHE DEVE ESSERE EREDITATA DI GENERAZIONE IN GENERAZIONE. PERTANTO LA STRUTTURA DEL DNA DEVE ESSERE TALE DA SODDISFARE AL MEGLIO QUESTA ESSENZIALE SUA CARATTERISTICA FUNZIONALE. Le cellule eucariotiche svolgono durante la loro vita una serie ordinata di eventi che costituiscono il Ciclo Cellulare Interfase comprende le fasi G1, S, and G2 Le macromolecole come proteine e lipidi sono sintetizzate durante la fase G1 Il DNA è sintetizzato durante la fase S. Durante la G2 le cellule si preparano alla divisione (M) il DNA duplicato viene suddiviso alle due cellule figlie. Le cellule che non si dividono escono dal normale ciclo ed entrano nella G0. La molecola di DNA consiste di due catene polinucleotidiche unite mediante le basi azotate e POICHè OGNI FILAMENTO DETERMINA LA SEQUENZA DEL FILAMENTO COMPLEMENTARE, OGNI SINGOLO FILAMENTO DELLA La forma è l’immagine plastica della funzione (Ruffini) avvolte l’una sull’altra a formare una doppia elica.MOLECOLA CHE SI APRE PUò AGIRE DA STAMPO PER DIRIGERE LA SINTESI DEL NUOVO FILAMENTO. (REPLICAZIONE SEMICONSERVATIVA) Esperimento di Meselson e Stahl N15 N15 + N14 N15 + N14 N14
Le due catene sono antiparallele cioè i due filamenti sono orientati in direzione opposta: uno orientato in 5’-3’ e l’altro in 3’-5’.
Gli scheletri di zucchero fosfato si trovano all’esterno della doppia elica, mentre le basi sono orientate verso l’asse centrale. La doppia elica si separa in due filamenti ciascuno dei quali si comporta da stampo per la sintesi di un nuovo filamento La replicazione del DNA in procarioti ed eucarioti avviene con un meccanismo semiconservativo, mediante il quale i due filamenti di DNA a doppia elica sono separati e nuovi filamenti complementari sono sintetizzati sullo stampo di ciascuna delle due eliche parentali La direzione della sintesi è sempre 5’ —>» 3’ (A) S*trifosfato e [1 HO P). |. Ho filamento Citcssitibonuciessde primer initosiato In arrivo filamento stampo E 3 DO —*- D+ prrofosfato —— Bi patiti n 3 1 BOLLA DI REPLICAZIONE E 2 FORCELLE DI REPLICAZIONE CHE AGISCONO IN DIREZIONI OPPOSTE (ANDAMENTO BIDIREZIONALE DI SINTESI) ELICASI E PROTEINE DI SROTOLAMENTO CONTRIBUISCONO ALL’APERTURA DELLA DOPPIA ELICA TOPOISOMERASI I: opera il taglio a livello di uno solo dei due filamenti di DNA. TOPOISOMERASI II: I tagli avvengono a carico di entrambi i filamenti. INIZIO SUCCESSIVAMENTE ALLE ELICASI AGISCONO LE PROTEINE CHE DESTABILIZZANO L’ELICA (HDP: HELIX DESTABILIZING PROTEINS O SSB: SINGLE STRAND BINDING PROTEINS). TALI PROTEINE IMPEDISCONO CHE L’ELICA SI RICHIUDA! LA TOPOISOMERASI II CHE AGISCE NEI BATTERI E’ DETTA GIRASI (E’ UNA TOPOISOM. DI TIPO II). DNA polimerasi regione a singolo filamento ._ dallo stampo di DNA con © bravi regioni di “forcine" di basi appaiate rar DO >> ir" RA 5; 3 Le DNA polimerasi non sono in grado di iniziare la sintesi di un nuovo filamento, ma hanno bisogno di una estremità 3’ OH libera a cui unire il nucleotide entrante Presenza di un PRIMER Il primer è sintetizzato da una RNA polimerasi chiamata DNA primasi POLIMERIZZAZIONE LE DNA POLIMERASI PRINCIPALI (I, II E III) DEI BATTERI NECESSITANO DI UN INNESCO (OLIGO DI RNA) SINTETIZZATO AD OPERA DI UN ENZIMA (RNA POLIMERASI DNA-DIPENDENTE) DETTO PRIMASI DNA polimerasi LA PRIMA DNA POLIMERASI AD AGIRE è LA DNA POL III. ESSA AGIRA’ IN MODO “CONTINUO” A LIVELLO DEL FILAMENTO LEADING E “DISCONTINUATIVAMENTE” SUL FILAMENTO LAGGING. QUANDO IN QUESTO ULTIMO FILAMENTO LA POL III INCONTRA L’INNESCO, INFATTI, INTERVENGONO LA DNA POL I O LA POL II. LA POL I HA ATTIVITA’ 5’-3’ ESONUCLEASICA! NOTA: LA DNA POL III HA ATTIVITA’ 3’-5’ ESONUCLEASICA (E’ IL CORRETTORE DI BOZZE) c) \OÙex mme Bolla di replicazione Forcella di replicazione do tà) «TULL ILLILU LI I ALLLLUDA LIS LOL AGLI I ALLALDALOST Qi IILLICKCO LOLEL LORO R DIRETE RC R LOR EI VT] Forcella di replicazione leading strand La DNA polimerasi sostituirà il primer di RNA con DNA Terminale 3'-OH L'interruzione È interrotto verrà saldata dalla DNA ligasi 5 ll « €@ e /e@e €. Lagging strand Frammento di Okazaki Primer di RNA , Movimento della forcella di replicazione Replicazione semidiscontinua La DNA polimerasi I sostituisce l’innesco di RNA con DNA Azione della DNA Ligasi #® 30H 1880 60 488 a@ A i s dl di iS RALO g: ag PASSAGGIDI PASSAGGIO 2 ame) usato rilasciato Si forma un legame fosfodiesterico Elicasi SSBP: single strand binding proteins Proteine principali coinvolte nella sintesi del DNA RNA polimerasi (DNA-dipendente) DNA polimerasi Topoisomerasi DUPLICAZIONE NEGLI EUCARIOTI PRINCIPALI DIFFERENZE DELL’ORGANIZZAZIONE DEL DNA EUCARIOTICO RISPETTO A QUELLO PROCARIOTICO: 1) CROMOSOMI MOLTO LUNGHI (2 x 106 nt. IN E. coli, CONTRO 2.5 x 109 nt. IN H. sapiens); 2) PRESENZA DI NUCLEOSOMI; 3) DNA ORGANIZZATO LINEARMENTE. NONOSTANTE LE MAGGIORI DIMENSIONI DEI CROMOSOMI EUCARIOTICI E LA MAGGIORE LENTEZZA CON CUI AVVIENE LA POLIMERIZZAZIONE DI NUOVO DNA NEGLI EUCARIOTI RISPETTO AI PROCARIOTI, I TEMPI DI DUPLICAZIONE DI UN INTERO GENOMA EUCARIOTICO SI AGGIRANO INTORNO ALLE 6-8 ORE. CIO’ GRAZIE ALL’APERTURA DELL’ELICA DI DNA IN PIU’ PUNTI CONTEMPORANEAMENTE (REPLICONI). LE DUE FORCELLE DI REPLICAZIONE DI UNA BOLLA PROCEDONO IN SENSO CENTRI= FUGO RISPETTO ALL’ORIGINE DI RE= PLICAZIONE, FINO AD INCONTRARSI. TUTTE LE POLIMERASI EUCARIOTICHE (AD ECCEZIONE DELLA β) HANNO ATTIVITà 3’-5’ ESONUCLEASICA! IL MODELLO FIN’ORA PIù ACCREDITATO DI RIPARTIZIONE DEGLI ISTONI DURANTE LA DUPLICAZIONE DEL DNA è QUELLO CONSERVATIVO. GLI OTTAMERI VECCHI, CIOè, CONSERVEREBBERO LA LORO IDENTITA’! La replicazione alle estremità dei cromosomi 5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 5’ 5’ Cromosoma parentale Replicazione + Dopo la replicazione i nuovi segmenti di DNA hanno primer di RNA all’estremità 5’ 3’ 5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 3’ 3’ 5’ 5’ interruzione interruzione + I primer di RNA sono rimossi, lasciando interruzioni ai telomeri Telomerasi La Telomerasi è un complesso ribonucleoproteico costituito dalla trascrittasi inversa (componente proteica) [TERT: Telomerase Reverse Transcriptase)] e da un RNA stampo [TERC: Telomerase RNA Component] Aggiunge ripetizioni telomeriche alle estremità dei cromosomi, prevenendo la perdita dei telomeri dovuta ai continui cicli di replicazione