Molecola del DNA ,struttura
Duplicazione del DNA
Trascrizione
Sintesi delle Proteine:
mitosi
meiosi
-differenziamento
cellulare
-Varie funzioni della
cellula
DNA
Il DNA o
( Acido Desossiribonucleico) è una
molecola presente nel nucleo di
tutte le cellule di un essere
vivente e contiene tutte le
informazioni necessarie alla sua
formazione ed al suo
funzionamento.
La capacità del DNA di essere
portatore di informazioni è
dovuta alla sua struttura e alla
possibilità di produrre copie o
dell'intera molecola o di sue
parti.
La molecola del DNA
La molecola è formata da due lunghe
catene unite tra loro ed avvolte a
spirale (simile ad una scala a pioli
avvolta a spirale). Gli anelli di queste
catene sono costituite da due piccole
unità dette nucleotidi composte, a loro
volta, da un acido, l'acido fosforico, da
uno zucchero, il desossiribosio, e da
una particolare tipo di molecola detta
base azotata.
A causa delle loro dimensioni le basi
azotate si possono accoppiare solo in un
modo:
l’ADENINA lega solo la TIMINA
•
e la
(e viceversa)
GUANINA lega solo la CITOSINA
(e viceversa)
In questo modo, ad una determinata
sequenza di basi sul filamento di destra
potrà corrispondere solo e sempre una
certa sequenza su quello di sinistra ( e
viceversa)
guanina
citosina
La trascrizione del DNA
Il DNA si trova solo dentro al nucleo e le
informazioni in esso contenute escono
sotto forma di copie di un determinato
tratto, l’mRNA in modo che :
• Si possano fare più copie (rapidità)
• La copia originale rimanga al sicuro
dentro al nucleo
Duplicazione del DNA
• Prima che una qualsiasi cellula si divida, il
suo patrimonio genetico (il DNA) deve
essere duplicato in modo che le due cellule
che si originano dalla divisione contengano
esattamente tutte le informazioni che
erano contenute nella cellula madre.
• Per fare questo è necessario che si formi
una copia identica di tutti i cromosomi
Ogni filamento di DNA si può aprire,
Volta che i due filamenti sono aperti
ciascun filamento può servire da stampo
per un nuovo filamento. Le due coppie di
filamenti che otteniamo sono identiche
al filamento di partenza.
l’ADENINA lega solo la TIMINA
e la GUANINA lega solo laCITOSINA
Esempio duplicazione della doppia elica
A-T e G-C
Aggiungi le basi complementari che andranno a formare i nuovi filamenti
gane
orig fil 1
Gene
orig.Fil.2
Filam.1
Copia
Filam.2
Copia
filam 1
Filam. 2
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
A
T
A
T
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
C
G
C
G
C
G
T
A
T
A
Trascrizione del DNA
Dopo che la cellula si è divisa inizia la sua vita,
deve aumentare le sue dimensioni, poi svolgere
la funzione alla quale è destinata (es cell.
muscolari produrranno tanta actina e miosina
per contrarsi, globuli rossi produrranno
emoglobina per trasportare l’ossigeno).
Le proteine sono delle macromolecole formate da
una serie di 20 AA che si ripetono e vengono
sintetizzate ( costruite ) sulla base delle
informazioni “scritte” nel DNA
Ogni proteina ha una forma e quindi una
struttura particolare che dipende dall’ordine e
da che tipo di AA lo formano.
Cambiando l’ordine e il numero degli AA si
possono formare praticamente infinite
varianti
(come le note che formano infinite sinfonie)
Il DNA viene trascritto in mRNA e poi tradotto
in una determina proteina.
Ad ogni tripletta ( sequenza di tre nucleotidi)del
DNA corrisponde un AA :Codice genetico.
• Il tratto che contiene l’informazione per un
certo carattere ( GENE ) che deve
esprimersi si separa nei due filamenti, su
uno di essi si associano in modo
complementare le basi: A -U e G-C
creando quindi una nuova copia del gene che
può uscire dal nucleo lasciando “l’originale”
al sicuro, e raggiungere il citoplasma dove
verrà sintetizzata la proteina.
• Questo filamento si chiama m RNA
m= messaggero.
• Al posto della timina c’è l’uracile
mRNA A-U e G-C
Aggiungi le basi complementari che andranno a formare il mRNA
DNA
A
A
A
G
A
A
T
A
A
G
G
A
T
m RNA
• Ad ogni base del DNA
corrisponde una ed una
sola base del RNA.
• Si forma così una
sorta di fotocopia del
gene che deve essere
espresso, la quale
andrà nel citoplasma
dove potrà essere
tradotta in una
proteina.
Traduzione del mRNA in proteina
• mRNA corrispondente ad un
determinato gene arriva nel citoplasma
• t-RNA specifico per una certa tripletta
lega l’AA corrispondente che viene
legato all’AA successivo portato da un
altro t-RNA
Le mutazioni
Mutazione= cambiamento a livello di geni
Le mutazioni genomiche riguardano un aumento o una
diminuzione del numero dei cromosomi tipici di una
determinata specie.es la sindrome di Down che è
causata dalla trisomia del cromosoma 21 ( ci sono3
cromosomi 21 invece di due)
Mutazione genica; quando in un gene una base cambia
(può venire aggiunta, tolta, sostituita).
Può essere dovuta dal caso, ma sono eventi molto rari,
oppure essere dovuto ad un agente mutageno ossia
una sostanza che fa aumentare la frequenza degli
errori.
Effetti delle mutazioni
• Neutro, quando questo cambiamento nelle basi
non determina una sostanziale variazione nella
proteina.
• Vantaggiosa, quando la sostituzione della base
determina una variazione che però risulta
vantaggioso per l’individuo in quel determinato
ambiente. E’ la base dell’evoluzione, cioè la causa
della diversità degli esseri viventi. Es farfalle
• Svantaggiose, quando l’alterazione della
sequenza determina un malfunzionamento della
proteina, può essere più o meno grave.
mitosi
• La mitosi è il processo
attraverso il quale una
cellula si divide in due
cellule figlie che
risultano geneticamente
e morfologicamente
identiche tra loro e alla
cellula madre. La mitosi
è preceduta dalla
interfase durante la
quale si ha la
duplicazione del DNA e
dei cromosomi che da 2n
divengono quindi 4n.
Fasi della mitosi
•
•
•
•
PROFASE : I filamenti di DNA si organizzano in strutture dall’aspetto di bastoncelli, i
cromosomi. Ogni cromosoma possiede una strozzatura, che viene detta centromero. La
duplicazione del DNA è già avvenuta. Nella tarda profase (prometafase) il nucleolo
scompare.
METAFASE : La membrana nucleare gradualmente scompare e i cromosomi restano
liberi nel citoplasma, mentre i centrioli si sdoppiano e migrano in direzione opposta,
formando un fascio di fibre che assume la forma di un "fuso", il cosiddetto fuso
mitotico.
Le coppie di cromatidi si muovono su un piano immaginario che taglia a metà la cellula
detto piano equatoriale. In questa fase i cromosomi raggiungono il massimo grado di
visibilità al microscopio, a causa della loro forte spiralizzazione. Ciò ne facilita
l'osservazione.
ANAFASE : Nell’anafase i due cromatidi di ciascun cromosoma si separano e si
spostano uno verso un polo della cellula e l’altro verso il polo opposto. In questo modo
ciascuna metà cellula riceve un uguale numero di cromatidi.
TELOFASE : Ciascun gruppo di cromatidi viene circondato da una nuova membrana
nucleare, quindi i cromatidi cominciano a decondensarsi e a formare i due nuclei figli.
In ciascuna cellula figlia compare anche il nucleolo. Alla fine di questa fase ciascuna
cellula figlia avrà una copia di ciascun cromosoma e, quindi, un patrimonio cromosomico
c
Meiosi
• La meiosi è un processo caratteristico delle
cellule eucariote, essa riguarda unicamente la
produzione delle cellule sessuali o gameti degli
organismi pluricellulari. Con la meiosi,
attraverso un processo piuttosto complesso, una
singola cellula diploide, dopo aver replicato una
sola volta il suo DNA, da origine a quattro
cellule figlie, i gameti appunto, dotate di un
patrimonio dimezzato di cromosomi e dette
perciò aploidi. La meiosi si differenzia dall'altro
processo di divisione cellulare, la mitosi, nella
quale si formano due cellule figlie aventi lo
stesso patrimonio genetico della cellula madre.