Concetti Chiave
- La duplicazione del DNA coinvolge vari enzimi come elicasi, primasi e DNA polimerasi, garantendo la replicazione precisa durante la divisione cellulare.
- Il processo di trascrizione trasforma il DNA in mRNA, con passaggi di capping, poliadenilazione e splicing per ottenere un mRNA maturo.
- La traduzione del mRNA in proteine avviene attraverso l'interazione con tRNA e ribosomi, seguendo una sequenza di inizio, allungamento e terminazione.
- La clonazione genica utilizza enzimi di restrizione, plasmidi come vettori e tecniche come elettroforesi e PCR per isolare e amplificare geni specifici.
- I virus e i batteri hanno cicli di vita distinti, con virus che possono avere cicli litici o lisogeni, mentre i batteri si riproducono per scissione binaria e scambio genetico.
Indice
Duplicazione del DNA
Duplicazione copia identica del DNA di partenza DNA si despiralizza in punti detti ORI, ricchi di adenina e timina Elicasi: sfrutta energia per la rottura dei legami A-T per aprire bolla di replicazione Ssb: proteine che impediscono la riformazione dei legami Primasi: sintetizza PRIMER per la DNA polimerasi DNA polimerasi : sintetizzano il neofilamento e controllano eventuali errori, DNA ligasi: unisce i filamenti Avviene per ogni divisione cellulare (meiosi/mitosi), nella fase S del ciclo cellulare si muove in direzione 5'3': -Filamento lungo e continuo -Filamento corto e discontinuo (Okazaki), servono tanti primer A ogni divisione si perdono nucleotidi (Telomeri), quando terminano la cellula muore Alcune cellule (es: gameti) hanno la telomerasi che sintetizza nuovi nucleotidi.
Processo di trascrizione
produce mRNA dal DNA Capping: aggiunta di nucleotidi che stabilizzano e permettono legame con ribosomi Poliadenilazione: aggiunta di adenine Splicing: eliminazione sequenze introniche, unendo gli esoni codificanti Inizio: presso TATA-box dove viene posto un Primer Allungamento: l’RNA polimerasi sintetizza i nucleotidi Fine: sequenze di Stop e si ottiene il pre-mRNA o Trascritto Primario Maturazione da pre-mRNA a mRNA sintetizza le proteine Il tRNA viene attivato dall’enzima Amminoacil tRNA sintetasi Inizio: il codone di inizio dell’mRNA (AUG) si lega al tRNA con METIONINA e al ribosoma (complesso di inizio) e il processo inizia grazie ai fattori di inizio (proteine) Allungamento: il tRNA con metionina è nel sito P mentre nel sito A vi è un tRNA con un altro amminoacido. La metionina si stacca dal suo tRNA per attaccarsi al nuovo amminoacido con un legame peptidico. Il tRNA libero si sposta nel sito E, dove esce. Terminazione: quando nel sito A vi è un codone di stop si interrompe la traduzione. Il polipeptide si separa dal ribosoma: può perdere la metionina e può dover essere attivato prima di svolgere la propria funzione
Virus = Parassiti Intracellulari Obbligati Genoma a DNA o RNA Capside Pericapside o envelope (opzionale)
Ciclo litico: produzione di virioni con geni: immediati precoci precoci tardivi Vi è quindi la lisi della cellula.
Ciclo Lisogeno: il genoma si ingloba a quello del batterio Profago: Si duplica insieme finché la cellula si stressa.
Genetica batterica
Batteri Privi di nucleo Cromosoma circolare con 10-12 geni Plasmide (opzionale) - operoni metabolici specializzati - geni resistenti antibiotici - geni per coniugazione Scambio Genico Verticale Scambio Genico Orizzontale Scissione Binaria Coniugazione: tra batteri tramite il Pilo Sessuale Trasduzione (Generalizzata e Specializzata): per annessione di DNA della cellula attaccata al genoma del virus Trasformazione: per anessione di DNA di una cellula morta.
Clonaggio genico
Clonaggio genico:
1. Taglio del DNA con Enzimi di Restrizione (endonucleasi), formando sticky / blunt ends.
2. Trasferimento del gene tramite un plasmide (vettore) e unione con DNA ligasi tra gene di interesse e plasmide 3. Trasformazione in una cellula ospite Controlli post-clonaggio.
1. Controllo del marcatore (resistenza antibiotici) > presenza del plasmide.
2.
Elettroforesi e PCR
Controllo di LAC Z (digestione lattosio) > presenza del gene di interesse: - se c’è il gene, LAC Z è stato eliminato, colonie bianche - se non c’è il gene, LAC Z è presente, colonie blu Elettroforesi: realizzazione di numerose copie di un gene separazione di molecole cariche in un campo elettrico Gel di agarosio solidifica in una vaschetta con un pettine Togliendo il pettine restano i pozzetti, dove verrà inserito il DNA Il DNA sarà miscelato con un indicatore di colore Il gel solido viene posto nella camera elettroforetica e vengono riempiti i pozzetti Dal catodo negativo il DNA corre verso il polo positivo Viene aggiunto un composto fluorescente così da far vedere il DNA a raggi UV PCR isola e amplifica il gene con TAQ polimerasi partendo da un DNA stampo Denaturazione: temperatura > 95° per rompere legami idrogeno per aprire DNA.
Appaiamento: temperatura 50-65° per unire i Primer Allungamento: temperatura 70° per far sintetizzare a TAQ polimerasi nucleotidi.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dell'elicasi nella duplicazione del DNA?
- Come avviene la maturazione del pre-mRNA in mRNA?
- Quali sono le fasi principali della traduzione dell'mRNA?
- In cosa consiste il clonaggio genico nelle biotecnologie?
- Qual è la funzione della PCR nelle biotecnologie?
L'elicasi sfrutta energia per rompere i legami A-T, aprendo la bolla di replicazione durante la duplicazione del DNA.
La maturazione del pre-mRNA in mRNA avviene attraverso capping, poliadenilazione e splicing, che stabilizzano e preparano l'mRNA per la sintesi proteica.
Le fasi principali della traduzione dell'mRNA sono l'inizio, l'allungamento e la terminazione, coinvolgendo il legame del tRNA con il ribosoma e la formazione di legami peptidici.
Il clonaggio genico consiste nel taglio del DNA con enzimi di restrizione, trasferimento del gene tramite un plasmide, e trasformazione in una cellula ospite, seguita da controlli post-clonaggio.
La PCR isola e amplifica un gene specifico utilizzando la TAQ polimerasi, attraverso cicli di denaturazione, appaiamento e allungamento.
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