il dna, struttura, replicazione, trascrizione, traduzione, mutazioni, regolazione, Appunti di Biologia Genetica

Scarica il dna, struttura, replicazione, trascrizione, traduzione, mutazioni, regolazione e più Appunti in PDF di Biologia Genetica solo su Docsity! IL MATERIALE GENETICO Le info genetiche sono contenute nella sequenza lineare di basi azotate che formano i filamenti. Con in suoi milioni di nucleotidi, tale sequenza può immagazzinare un’enorme quantità di info ed essere responsabile delle differenze tra individui e fra specie. Durante il ciclo cellulare il materiale genetico si duplica. Ogni filamento separato da quello complementare può fare da stampo per un nuovo filamento. DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA “Il gene è un tratto di DNA che contiene le info per la produzione di una catena polipeptidica. La proteina però non contiene info per la produzione di altre proteine, RNA o DNA.” La sequenza di nucleotidi che compongono l’RNA contiene le info necessarie per ottenere AA  CODICE GENETICO crea una corrispondenza tra codoni e i rispettivi AA. Ogni sequenza di tre basi viene detta CODONE e indica un particolare AA. Ogni codone è complementare alla corrispondente tripletta di basi del DNA da cui l’RNA è stato trascritto. Abbiamo 64 codoni per 20 AA. AUG codifica la metionina ma è anche codone di inizio, UAA, UAG, UGA sono codoni di stop.  Degenerato ma non ambiguo: un AA può essere codificato da più codoni, ma un codone può specificare un solo AA.  Universale deve essersi affermato in tempi remoti. Eccezione per il codice di mitocondri e cloroplasti che è un po’ diverso tra proca e eucarioti. DUPLICAZIONE DEI DNA La doppia elica con l’aiuto di specifici enzimi si despiralizza, si rompono i legami H tra basi appaiate e i due filamenti si separano. Uno di questi verrà utilizzato come stampo e i nucleotidi liberi si aggiungono al nuovo filamento seguendo la complementarietà con le basi del filamento stampo. I nuovo nucleotide trifosfato si lega al gruppo –OH in 3’ del nucleotide precedente con un legame fosfodiestere. L’energia necessaria è liberata dalla rottura dei legami fra un fosfato del nucleotide entrante e gli altri due gruppi fosfato rilasciati come pirofosfato inorganico. Il complesso proteico di duplicazione si lega al DNA stampo in corrispondenza della sequenza ori, negli euca più ori. Una dna elicasi provvederà ad aprire la doppia elica e proteine stabilizzatrici impediscono ai due filamenti di legarsi di nuovo. La zona di attiva sintesi è detta forca di replicazione. La sintesi procede su ciascun filamento in direzione 5’3’. Per inziare la sua attività la dna polimerasi ha bisogno di un filamento di avvio PRIMER. Esso consiste di un filamento singolo di RNA sintetizzato da enzima primasi. Al termine questo viene eliminato e sostituito da dna. Le dna polimerasi allungano il filamento nuovo legando covalentemente un nucleotide per volta in una sola direzione, ovvero aggiungono all’estremità 3’. L’allungamento quindi procede in modo diverso sui due filamenti antiparalleli di dna. Ci sarà un filamento lento in cui la sintesi procede in modo discontinuo e a ritroso operando su segmenti piccoli, detti di okazaki. Dopo che ciascun frammento di okazaki è stato allungato dalla polimerasi, l’rna primer viene degradatato, i vuoti sono riempiti da nuovo DNA e i frammenti adiacenti vengono uniti dalle dna ligasi. Il meccanismo è molto complesso e non privo di errori, per cui esistono dei meccanismi di riparazione: 1. una correzione di bozze (proofreading) che corregge gli errori man mano che la polimerasi li compie. 2. Una riparazione delle anomalie di appaiamento (mismatch repair), se la base non è quella giusta. 3. Una riparazione per escissione, se la base usata è danneggiata. In molti eucarioti le estremità dei cromosomi contengono sequenze ripetute chiamate telomeri. (TTAGGG ripetuta 2500 volte). Negli esseri umani, ad ogni duplicazione di dna e divisione cellulare, il DNA telomerico può perdere da 50 a 200 pb. La duplicazione del filamento lento avviene per aggiunta di frammenti di okazaki ai primer di RNA, quando questo viene eliminato non può essere sostituito da DNA Quando il sito A incontra un codone di stop sull’mRNA (UAA, UAG, UGA) la traduzione è finita, un fattore di rilascio stacca il polipeptide dal tRNA nel sito P. le sub unità ribosomiali si staccano. Più ribosomi possono lavorare insieme su una singola molecola di mRNA, vengono chiamati polisomi e aumentano la velocità di sintesi. La neo proteina presenta all’estremità N-term la metionina e una estremità C-term carbossilica dell’ultimo AA inserito. Gli chaperon molecolari fanno assumere alla proteina la giusta conformazione evitando di farla legare erroneamente con altre sostanze. Assumendo la sua conformazione 3D una proteina è funzionale, tuttavia a volte va incontro a modifiche, come aggiunta di gruppi chimici a scopi funzionali. La destinazione di default della proteina è il citosol. Alcune proteine in particolare negli eucarioti, contengono una sequenza segnale che indica a quale parte della cellula è destinata (nucleo, RER, golgi). MODIFICHE POST TRADUZIONALI DELLA PROTEINA  PROTEOLISI, proteasi tagliano la catena  GLICOSILAZIONE, aggiunta di carboidrati a formare glicoproteine  FOSFORILAZIONE, aggiunta di gruppi fosfato ad opera di protein chinasi. Spesso induce cambi di conformazione o esposizione di siti attivi per altre proteine. MUTAZIONI Sono il presupposto dell’evoluzione ma alcune possono causare malattie o sindromi. 1. SOMATICHE, nelle cellule del soma durante la mitosi passa alle cellule figlie, non sono ereditate dalla prole generata per riproduzione sessuata. 2. NELLA LINEA GERMINALE, nelle cellule che producono gameti, con la fecondazione la mutazione si trasmette al nuovo organismo. Fenotipicamente, la mutazione può essere:  SILENTE, il gene mutato codifica per una proteina che funziona lo stesso  CON PERDITA DI FUNZIONE, la proteina non funziona.  CON ACQUISTO DI FUNZIONE, la proteina ha una nuova funzione.  CONDIZIONALI, si mostra solo in certe condizioni (proteina inattiva a alte temperature) A livello molecolare, la mutazione può essere:  PUNTIFORME, interessa una singola coppia di basi di un gene  CROMOSOMICA, interessa un intero segmento di DNA.  DEL CARIOTIPO, riguarda il numero di cromosomi di un individuo Le mutazioni puntiformi Aggiunta perdita o sostituzione di una base nucleotidica, per errore nella duplicazione non corretto dai meccanismi di correzione o a causa di agenti ambientali come radiazioni e sostanze chimiche. La puntiforme produce sempre un cambiamento nella sequenza dell’mRna ma non sempre ha effetto sul fenotipo  sostituzione SILENTE, il nuovo codone codifica sempre lo stesso AA  sostituzione MISSENSO, il nuovo codone codifica un altro AA, ma la proteina funziona comunque.  sostituzione NONSENSO, il nuovo codone è di stop. La proteina non viene proprio tradotta.  inserzione FRAME-SHIFT, la lettura della tripletta shifta di una posizione per cui dalla mutazione in poi i codoni codificheranno per altri AA, la proteina è diversa e si perde anche il codone di stop. Le mutazioni cromosomiche Per errori grossolani o agenti mutageni.  Delezione di parte del materiale genetico. Conseguenze molto gravi a meno che non riguardi geni non indispensabili o mascherata da alleli normali. Il cromosoma si spezza in due punti e le porzioni estreme si ricongiungono lasciando fuori il pezzo centrale.  Duplicazione, può avvenire contemporaneamente a delezione. I cromosomi omologhi si rompono in punti diversi e si scambiano i segmenti. A uno mancherà il segmento, l’altro ne avrà due copie.  Inversione, il cromosoma si rompe e si ricongiunge girato al contrario. La proteina è molto alterata e non funzionante.  Traslocazione, il segmento di DNA si stacca dal proprio cromosoma e si riattacca su un cromosoma diverso. Reciproca o non reciproca, spesso la traslocazione porta a duplicazione o delezione. Le mutazioni cariotipiche Euploidia aberrante, se sono presenti in più o in meno interi corredi cromosomici. Aneuploidia se si parla di una sola parte del corredo cromosomico. Negli esseri umani si parla di monosomia se manca un cromosoma da una coppia di omologhi o di trisomia se c’è un cromosoma in più. Le alterazioni legate ai cromosomi sessuali sono le più frequenti, la causa principale è la non disgiunzione meiotica.