Benjamin LEWIN
Benjamin LEWIN
IL GENE Edizione
compatta
IL GENE VIII
Zanichelli (€ 101)
Zanichelli (€ 65)
James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell,
Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick
BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE
Zanichelli (€ 98)
Definizioni
• Acidi nucleici:
• Gene:
molecole che codificano l’informazione
genetica. DNA, RNA
segmento di DNA che codifica per una catena
polipeptidica
• Genoma: insieme delle sequenze di DNA di un organismo
Biologia Molecolare
• In che modo viene conservato il
materiale genetico?
• Come viene decodificata l’informazione
contenuta nel materiale genetico?
1865
1903
1910
1913
1927
1931
1944
1945
1953
1958
1961
1977
1997
Primi studi chimici sul DNA
I geni sono dei fattori particolati
I cromosomi sono unità ereditarie
I geni sono localizzati nei cromosomi
I cromosomi contengono degli insiemi lineari di geni
Le mutazioni sono dei cambiamenti fisici nei geni
La ricombinazione è causata dal “crossing-over”
Il DNA è il materiale genetico
Un gene codifica una proteina
Il DNA ha una struttura a doppia elica
Il DNA si replica in maniera semiconservativa
Il codice genetico è costituito da triplette di basi
Sequenziamento del DNA
Sequenziamento di interi genomi
Friedrich Miescher
(1844-1895)
The laboratory located in the vaults of an old castle
where Miescher isolated nuclein (1879)
Levene working in the lab
Levene's laboratory with
some of his students (1909).
Strutture del tetranucleotide
proposte nel 1935
da Levene e Tips
da Takahashi
1865
1903
1910
1913
1927
1931
1944
1945
1953
1958
1961
1977
1997
I geni sono dei fattori particolati
I cromosomi sono unità ereditarie
I geni sono localizzati nei cromosomi
I cromosomi contengono degli insiemi lineari di geni
Le mutazione sono dei cambiamenti fisici nei geni
La ricombinazione è causata dal “crossing-over”
Il DNA è il materiale genetico
Un gene codifica una proteina
Il DNA ha una struttura a doppia elica
Il DNA si replica in maniera semiconservativa
Il codice genetico è costituito da triplette di basi
Sequenzamento del DNA
Sequenzamento di interi genomi
Esperimento di "trasformazione" batterica: Griffith, 1929
Pneumococco (Streptococcus pneumoniae)
S
muore
R
ceppo S
ucciso al
calore
vive
R
S
vive
muore
• Un principio “trasformante” converte
il ceppo R in S
Oswald Avery at work in the laboratory, around 1930
Trasformazione di pneumococchi mutanti R
in tipo S mediante estratto cellulare
Alfred Hershey and Martha Chase (1953)
L'esperimento del "frullatore” - Hershey e Chase, 1952
Fagi marcati con P32 nel DNA
e con S35 nelle proteine
infettano i batteri
frullatore
I capsidi fagici contengono
l'80 % del S35 mentre
i batteri infettati contengono
il 70 % del P32
lisi
La progenie fagica
contiene il 30 % del P32
e < 1% del S35
B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007
La struttura chimica del DNA
Componenti chimici degli acidi nucleici
2-desossiribosio
( 2-deoxyribose )
6
ribosio
NH2
7
5
1N
N
N
N
8
2
N
4
N9
H
3
N
purina
N
H
adenina
guanina
NH2
4
3N
5
2
6
N
1
N
H
pirimidina
citosina
N
O
uracile
timina
O
CH2OH
O
-O
-O
O
OH
P O CH2
O-
OH
O
OH
P O
O-
(Pirimidina)
3'- monofosfato
(Purina)
5'- monofosfato
I nucleotidi possono portare il gruppo fosfato
in posizione 5' o 3'
-O
O
O
O
P O
P O
P O CH2
O-
O-
g
O-
b
a
OH
O
OH
Basi, nucleosidi e nucleotidi
Base
Nucleoside
Nucleotide
RNA
DNA
Adenina
Adenosina
Adenosina-5’-fosfato
(Acido adenilico)
AMP
dAMP
Guanina
Guanosina
Guanosina-5’-fosfato
(Acido Guanilico)
GMP
dGMP
Citosina
Citidina
Citidina-5’-fosfato
(Acido citidilico)
CMP
dCMP
Timina
Timidina
Timidina-5’-fosfato
(Acido timidilico)
Uracile
Uridina
Uridina-5’-fosfato
(Acido uridilico)
dTMP
UMP
B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007
Erwin Chargaff
Per primo misurò accuratamente la percentuale dei
quattro nucleotidi nel DNA
Composizione in basi del DNA di varie specie
Organismo
Escherichia coli
Mycobact. tuberc.
Lievito
Bue
Maiale
Uomo
A
G
C
T
A/T
G/C
G+C
Py/Pu
26.0
15.1
31.7
29.0
29.8
30.4
24.9
34.9
18.3
21.2
20.7
19.9
25.2
35.4
17.4
21.2
20.7
19.9
23.9
14.6
32.6
28.7
29.1
30.1
1.08
1.03
0.97
1.01
1.02
1.01
0.99
0.99
1.05
1.00
1.00
1.00
50.1
70.3
35.7
42.4
41.4
39.8
1.04
1.00
1.00
1.01
1.01
1.01
La struttura fisica del DNA
Maurice Wilkins
(1916 - 2004)
Francis Crick
(1916 - 2004)
Linus Pauling
(1901 - 1994)
Rosalind Franklin
(1920 - 1958)
James Watson
(1928 )
Diffrazione dei raggi X di fibre di DNA
configurazione B
Franklin R.E. & Gosling R., 1953
configurazione A
Wilkins M.H.F., 1956