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Tutti gli organismi devono duplicare il loro DNA in modo accurato prima di ogni divisione
cellulare.
La duplicazione del DNA avviene durante la fase S (= sintesi) del ciclo cellulare.
II due filamenti dell’elica di DNA sono complementari e antiparalleli. Nel
processo di duplicazione ciascun filamento della molecola di partenza funge
da stampo per la sintesi del filamento complementare.
LLa duplicazione del DNA può seguire un modello conservativo o
semiconservativo.
Secondo il modello conservativo i due filamenti di un’elica servono da stampo
per i due filamenti nuovi di DNA, ma rimangono appaiati dopo la duplicazione
e i due filamenti di nuova sintesi si appaiano.
Secondo il modello semiconservativo, i due filamenti servono da stampo e poi
ciascuno si appaia con il filamento complementare di nuova sintesi.
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L’enzima che catalizza l’aggiunta di deossiribonucleotidi durante il processo di
duplicazione è la DNA polimerasi.
Esistono diverse isoforme di DNA polimerasi che condividono le seguenti
caratteristiche:
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Le DNA polimerasi non sono in grado di rompere i legami idrogeno per separare i
due filamenti di un’elica di DNA.
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Tutte le DNA polimerasi necessitano di uno stampo da copiare, fornito dai
filamenti di un’elica preesistente.
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Tutte le DNA polimerasi sono in grado di allungare un filamento di DNA o RNA
preesistente, non possono iniziare la sintesi di una catena.
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I due filamenti di una elica di DNA sono antiparalleli (5'— 3' e 3' — 5') e tutte le
DNA polimerasi catalizzano solo l’aggiunta di un nucleotide all’estremità 3' di una
catena nascente. In questo modo le catene possono crescere solo in direzione 5' —
3'.
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Tutte le DNA polimerasi utilizzano come substrato solo i quattro nucleotidi
trifosfato.
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Nei batteri sono state identificate cinque DNA polimerasi: I, II, III, IV e V
LLa DNA polimerasi catalizza l’aggiunta sequenziale di deossiribonucleotidi
all’estremita’ 3’-OH di una catena polinucleotidica accoppiata ad un
filamento stampo.
la DNA-polimerasi
La forcella di replicazione è la struttura in cui avviene la duplicazione del
DNA. E’ formata da una molecola di DNA in cui i due filamenti
complementari sono separati per un tratto. I singoli filamenti fungono da
stampo per la sintesi di un nuovo filamento complementare. Viene
definito filamento "guida" quello in cui la sintesi di DNA procede in modo
continuo, mentre il B è quello in cui la duplicazione avviene attraverso la
sintesi brevi segmenti di DNA, chiamati frammenti di Okazaki.
Forcelle di Replicazione
LLa maggior parte delle reazioni di duplicazione del DNA è bidirezionale.
Dopo che la DNA elicasi ha aperto l’elica di DNA, diverse molecole di DNA
primasi, DNA polimerasi e DNA ligasi svolgono la loro azione nelle due
direzioni.
Esempio di
Duplicazione
Bidirezionale
La DNA elicasi si lega al DNA e
separa i due filamenti della molecola.
Il movimento della DNA elicasi
richiede idrolisi di ATP.
La DNA ligasi catalizza la formazione di legami fosfodiesterici tra frammenti di Okazaki
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Multimediali
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http://www.wikipedia.it
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Bibliografiche
“Invito alla biologia” di H. Curtis, N. Sue Barnes – Ed. Zanichelli