Concetti Chiave
- La replicazione del DNA inizia con l'apertura della doppia elica, che consente ai filamenti originari di fungere da stampo per la DNA-polimerasi.
- La DNA-polimerasi sintetizza nucleotidi a una velocità di 20 al secondo, richiedendo un carbonio 3’ con un gruppo ossidrile per iniziare la sintesi.
- L'elicasi interrompe i legami idrogeni tra le basi azotate, mentre la topoisomerasi facilita lo svolgimento della doppia elica riducendo la tensione del DNA.
- L'RNA polimerasi PRIMASI sintetizza un primer che permette alla DNA-polimerasi di iniziare la sintesi nella direzione 5’→3’.
- La DNA-polimerasi ha una funzione di proofreading che le consente di correggere gli errori durante la sintesi del DNA, riducendo il rischio di mutazioni.
Processo di replicazione del DNA
Per replicare il DNA è innanzitutto necessario aprire la doppia elica perché i filamenti originari possano fungere da stampo alla DNA-polimerasi in grado di sintetizzare 20 nucleotidi al secondo, complementari a quelli del filamento stampo. La velocità della DNA-polimerasi è permessa dalla facilità che ha di formare legami fosfodiesterici attraverso nucleoidi trifosfati, ai quali sottrae due gruppi fosfato. La DNA polimerasi presenta però un limite: può sintetizzare il nuovo filamento solamente se già presente un carbonio 3’ con un gruppo ossidrile. La replicazione non deve quindi partire dagli estremi del DNA, ma da forcelle di replicazione in cui si interrompono i legami idrogeni tra le basi azotate attraverso l’elicasi. Fondamentale è anche la topoisomerasi che permette lo svolgimento della doppia elica, difatti taglia e ricuce il legame fosfodiesterico dei filamenti per diminuire la tensione del DNA. A questo punto agisce l’RNA polimerasi PRIMASI che sintetizza l’RNA iniziatore, ossia il primer/innesco, così che possa agire la DNA polimerasi che sintetizza sempre in direzione 5’→3’.
Importanza della DNA polimerasi
L’evoluzione ha scelto di utilizzare la DNA polimerasi perché un enzima che inizia da zero la sintesi del nuovo filamento ha una probabilità di commettere errori molto più elevata di un enzima che obbligatoriamente deve avere un innesco appaiato al filamento stampo. La polimerasi svolge anche un’attività esonucleasica (proofreading) di correzione delle bozze da lei prodotte.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo della DNA-polimerasi nella replicazione del DNA?
- Perché è fondamentale l'azione dell'elicasi durante la replicazione del DNA?
- In che modo la DNA-polimerasi riduce la probabilità di errori durante la replicazione?
La DNA-polimerasi sintetizza nucleotidi complementari ai filamenti stampo a una velocità di 20 nucleotidi al secondo, ma può iniziare la sintesi solo se è presente un carbonio 3’ con un gruppo ossidrile, rendendo necessaria la presenza di un primer.
L'elicasi è fondamentale perché apre la doppia elica interrompendo i legami idrogeni tra le basi azotate, permettendo così ai filamenti originari di fungere da stampo per la sintesi del nuovo DNA.
La DNA-polimerasi riduce la probabilità di errori grazie alla sua necessità di un innesco appaiato al filamento stampo e alla sua attività esonucleasica (proofreading), che corregge eventuali errori durante la sintesi.
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