Concetti Chiave
- La radiobiologia analizza come le radiazioni ionizzanti influenzano gli organismi viventi, evidenziando mutazioni trasmissibili, come dimostrato da Muller con le drosophile.
- Le radiazioni ionizzanti causano danni diretti e indiretti alle molecole biologiche, modificando il DNA attraverso la ionizzazione e la formazione di radicali liberi.
- I danni diretti includono rotture del filamento di DNA, mentre i danni indiretti comportano modifiche chimiche delle basi e rimozione di singole basi, che possono portare a mutazioni puntiformi.
- Per riparare il DNA danneggiato si utilizzano meccanismi come l'unione non omologa delle estremità e la ricombinazione omologa, ciascuno con modalità e conseguenze diverse.
- Il processo di riparazione inizia con esonucleasi che erodono i monconi, portando a potenziali perdite di nucleotidi o all'utilizzo di un cromatide integro come stampo nella ricombinazione omologa.
Indice
Effetti delle radiazioni ionizzanti
La radiobiologia studia gli effetti delle radiazioni ionizzanti sugli organismi viventi.
Muller ad esempio dimostrò, utilizzando drosophile, che i raggi X causano mutazioni che vengono trasmesse alla progenie e che tali mutazioni non erano diverse da quelle che comparivano spontaneamente in natura.
Meccanismi di danno e riparazione
Le radiazioni ionizzanti trasferiscono infatti energia alle molecole biologiche con cui interagiscono, modificandole e danneggiandole, causando un’azione diretta, se vi è ionizzazione di atomi in molecole chiave come il DNA, e indiretta, ossia la radiolisi di H2O con la formazione di radicali liberi.
Tra i danni indiretti figurano le modificazioni chimiche delle basi e la rimozione delle singole basi che sono riparabili, ma che possono dar vita a mutazioni puntiformi. I danni diretti comprendono invece le rotture del filamento di DNA: se vi è una rottura di un singolo filamento viene riparato dalla ligasi; se invece vengono rotti entrambi i filamenti il danno è più grave. Per riparare i suddetti danni esistono due meccanismi: unione non omologa delle estremità (per il 2° caso) e ricombinazione omologa (per il 1° caso).
Processi di riparazione del DNA
Innanzitutto le due estremità in corrispondenza del taglio sono attaccate da delle esonucleasi che erodono i monconi, causando la perdita di qualche nucleotide. Interviene ora il sistema dell’unione non omologa delle estremità che unisce le nuove estremità, si perdono però i nucleotidi tagliati dall’esonucleasi o la ricombinazione omologa che non comporta la perdita di basi perché il cromatide che rimane integro funge da stampo.
Domande da interrogazione
- Quali sono gli effetti delle radiazioni ionizzanti sugli organismi viventi?
- Come avviene il danno al DNA causato dalle radiazioni ionizzanti?
- Quali meccanismi esistono per la riparazione del DNA danneggiato?
Le radiazioni ionizzanti causano mutazioni trasmissibili alla progenie, come dimostrato da Muller con le drosophile, e possono provocare danni diretti e indiretti alle molecole biologiche, in particolare al DNA.
Il danno al DNA può avvenire tramite ionizzazione diretta degli atomi o attraverso la radiolisi dell'acqua, che genera radicali liberi. Questo porta a rotture del filamento di DNA, che possono essere riparate in modi diversi a seconda della gravità del danno.
Esistono due meccanismi principali per la riparazione del DNA: l'unione non omologa delle estremità, che comporta la perdita di nucleotidi, e la ricombinazione omologa, che utilizza un cromatide integro come stampo per riparare senza perdita di basi.
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