David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians, William K. Purves,
David M. Hillis
Biologia.blu
B - Le basi molecolari della vita
e dell’evoluzione
1
Il linguaggio
della vita
2
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
Il materiale genetico
• Varia di quantità
da specie a specie.
• Regola lo sviluppo
della cellula.
• Ha la capacità
di duplicarsi.
Nome comune
Numero di
coppie
di cromosomi
zanzara
3
mosca
6
rospo
11
riso
12
rana
13
alligatore
16
frumento
21
uomo
23
patata
24
asino
31
cavallo
32
cane
39
carpa
52
3
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
L’esperimento di Griffith
Il «fattore di trasformazione» è il materiale ereditario.
4
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
L’esperimento
di Avery
Nel 1944 si capisce che il
«fattore di trasformazione»
dell’esperimento di Griffith
(1928) è il DNA.
5
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
L’esperimento
di Hershey-Chase
Nel 1952 si dimostra
che il materiale genetico
è costituito dal DNA
e non dalle proteine.
6
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La struttura elicoidale del DNA
Gli esperimenti di Rosalind Franklin con la cristallografia
ai raggi X fornirono la prova decisiva per comprendere
la forma elicoidale della molecola di DNA.
7
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La composizione chimica del DNA
Il DNA è un polimero
composto di nucleotidi.
Ogni nucleotide
è formato da:
• una molecola di zucchero
(desossiribosio);
• un gruppo fosfato;
• una base azotata.
8
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La regola di Chargaff
Nel DNA la quantità totale delle purine (adenina
e guanina) è sempre uguale a quella delle pirimidine
(timina e citosina).
9
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
Il modello a doppia elica
Nel 1953 Watson e Crick proposero il modello
tridimensionale del DNA.
10
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La struttura del DNA - 1
Ogni molecola di DNA è formata
da due catene antiparallele,
in cui l’appaiamento delle basi
è complementare.
L’elica ha avvolgimento
costante e destrogiro.
11
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La struttura del DNA - 2
I nucleotidi all’interno di
ciascuna catena sono uniti
da legami covalenti, mentre
quelli che uniscono i due
filamenti appaiati sono
legami a idrogeno.
12
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
Il DNA è in grado di replicarsi
La duplicazione del DNA è semiconservativa.
13
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
L’inizio della duplicazione del DNA
Alcuni enzimi del
complesso di duplicazione
aprono la doppia elica
e formano due forcelle
di duplicazione.
14
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La primasi dà il via alla duplicazione
Su ciascuno dei due filamenti l’enzima primasi sintetizza
un breve primer complementare al filamento stampo.
15
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La polimerasi continua la sintesi
L’enzima DNA polimerasi aggiunge nucleotidi all’estremità
3' del primer.
16
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La duplicazione procede diversamente
sui due filamenti
La DNA polimerasi può aggiungere nucleotidi solo
all’estremità 3' di un filamento.
Dunque la duplicazione è continua sul filamento veloce,
ma discontinua e procede a ritroso sul filamento lento.
17
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
La duplicazione del filamento lento
Sul filamento lento sono sintetizzati molti primer seguiti
da frammenti di Okazaki che poi sono uniti dall’enzima
DNA ligasi.
18
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
I telomeri
In molti eucarioti le estremità
dei cromosomi presentano
delle sequenze ripetitive:
i telomeri.
A ogni duplicazione
la cellula perde una porzione
del DNA telomerico,
fino a quando non si può
più duplicare e muore.
19
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
L’enzima telomerasi
20
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
I meccanismi di riparazione
del DNA - 1
Correzione di bozze:
le proteine del complesso di duplicazione correggono
gli errori a mano a mano che la DNA polimerasi li compie.
21
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
I meccanismi di riparazione
del DNA - 2
Riparazione dei disappaiamenti:
delle proteine controllano il nuovo filamento di DNA e
correggono gli errori di appaiamento.
22
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012
I meccanismi di riparazione
del DNA - 3
Riparazione per escissione:
appositi enzimi intervengono per eliminare e sostituire
i pezzi difettosi del nuovo filamento.
23
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012