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H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores
Invito alla
biologia.blu
B – Biologia molecolare, genetica
ed evoluzione
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Le basi chimiche
dell’ereditarietà
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Il codice della vita
Il DNA, o acido desossiribonucleico, è costituito da lunghe
catene di nucleotidi;
ogni nucleotide è composto da uno zucchero (deossiribosio), un
gruppo fosfato, una base azotata purinica o pirimidinica.
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Il codice della vita
Purine: adenina (A) e
gunina (G);
pirimidine: citosina (C) e
timina (T).
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Informazione genetica
Nel 1952 gli scienziati Hershey e Chase dimostrarono che il DNA
contiene l‘informazione genetica.
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La struttura del DNA
Watson e Crick nel
1953 dedussero, anche
grazie al lavoro di
Rosalind Franklin e
Maurice Wilkins, che il
DNA è una doppia elica
lunga e spiralizzata.
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La struttura del DNA
 Le purine si appaiano con le pirimidine;
 tra adenina e timina ci sono due legami a

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idrogeno; tra citosina e guanina ce ne
sono tre;
i filamenti sono antiparalleli: hanno due
direzioni opposte indicate per
convenzione 5’- 3’ e 3’- 5’.
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La duplicazione del DNA
 La molecola di DNA si apre e

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ciascun filamento funziona
da stampo per la sintesi di un
nuovo filamento;
la duplicazione è
semiconservativa perché le
due nuove molecole hanno
ciascuna un filamento
vecchio (stampo) e uno
nuovo.
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Meccanismo della duplicazione
 È catalizzata dalla DNA polimerasi;
 inizia da una sequenza di nucleotidi detta origine della


duplicazione;
il DNA forma la bolla di duplicazione alle cui estremità
troviamo le forcelle di duplicazione (a Y);
è bidirezionale.
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Gli enzimi della duplicazione
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La DNA polimerasi
 Non può innescare la sintesi ma utilizza un primer (o
innesco) a RNA;
 aggiunge nucleotidi in direzione 5’- 3’;
 si autocorregge (proofreading).
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La DNA polimerasi
L’enzima spezza il legame tra primo e secondo
gruppo fosfato ottenendo l’energia necessaria per
creare un legame forte tra nucleotidi adiacenti.
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La duplicazione è asimmetrica
La DNA polimerasi aggiunge nucleotidi in direzione 5’- 3’:
 Il filamento guida 5’- 3’ è sintetizzato in modo continuo;
 il filamento in ritardo 3’- 5’ sintetizzato in brevi tronconi
(frammenti di Okazaki) in direzione 5’- 3’.
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La duplicazione
è asimmetrica
 La Dna primasi sintetizza i
primer e torna indietro verso
la forcella per creare altri
primer sul filamento in
ritardo;
 i primer vengono rimossi e
sostituiti con DNA;
 la ligasi interviene per legare i
frammenti di Okazaki.
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Il proofreading
 La DNA polimerasi compie «solo» un errore ogni 108
coppie di nucleotidi perché si autocorregge
(proofreading);
 la DNA polimerasi controlla l’appaiamento
precedente prima di aggiungere un nuovo
nucleotide e, se è scorretto, lo rimuove inserendo
quello giusto;
 ha attività nucleasica, ossia degradativa, in
direzione opposta a quella di sintesi.
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I danni al DNA
 Errori non corretti possono portare a variazioni
permanenti nella sequenza del DNA;
 queste mutazioni sono dovute sia a errori nella
duplicazione sia a danni causati da radiazioni, sostanze
chimiche e raggi UV;
 il cancro, ossia la proliferazione incontrollata delle
cellule, è una delle possibili conseguenze;
 esistono enzimi deputati al continuo controllo e
riparazione del DNA.
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La riparazione per escissione
 Vengono eliminati un certo numero di nucleotidi nella zona in
cui è avvenuta una mutazione, il filamento corretto viene
usato come stampo;
 le proteine coinvolte si chiamano Uvr.
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PCR (Polymerase Chain Reaction)
La reazione a catena della polimerasi è un metodo
inventato nel 1986 da Kary B.Mullis per duplicare piccoli
campioni di DNA in laboratorio;
si devono conoscere brevi sequenze alle estremità del
frammento per fornire i primer corretti (20 nucleotidi);
la si utilizza per la diagnosi prenatale, per cercare
infezioni di virus e per avere a disposizione grandi quantità
di sequenze precise di DNA in poco tempo.
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La PCR
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I cromosomi
 I procarioti hanno un
unico cromosoma
circolare costituito da una
sola molecola di DNA.
 Gli eucarioti hanno più
cromosomi nei quali l’unica
molecola di DNA lineare è
associata alle proteine,
hanno sequenze ripetute
con funzione sconosciuta.
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La cromatina
È l’insieme di DNA e proteine e ne esistono due tipi:
eterocromatica più condensata e compatta;
eucromatina più dispersa per consentire la trasmissione
di informazioni durante l’interfase.
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Il nucleosoma
 La cromatina è formata da
istoni carichi positivamente e
perciò attratti dal DNA;
 ci sono 5 tipi di istoni sui
quali si avvolge il DNA
formando il nucleosoma;
 ogni nucleosoma è costituito
da 8 molecole di istoni (due
per tipo), l’istone H1 si trova
lungo il DNA.
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Stati di ripiegamento
I nucleosomi si uniscono in una struttura a collana di perle che
si avvolge in anse e quindi in spirali condensate fino a formare
il cromosoma.
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Caratteristiche del DNA
 Negli eucarioti non tutte le funzioni di alcune sequenze sono
conosciute, mentre nei procarioti viene espresso tutto il DNA;
 nelle cellule umane è codificante solo l’1,5-2% dell’intero
genoma.
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Le sequenze ripetitive
 Circa ¾ del genoma è costituito da sequenze intergeniche;
 ci sono sequenze ripetitive molto corte e disposte in
tandem chiamate DNA microsatellite;
 alcune sono moderatamente ripetitive e possono
codificare per gli istoni e per gli RNA ribosomiali;
 le sequenze altamente ripetitive sono più lunghe e sono
sparse in tutto il genoma di cui rappresentano circa il 40%.
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