Introduzione Biologia molecolare

Nascita della Biologia Molecolare

Weaver 1938 -> Biologo che per primo ha proposto un approccio fisico-chimico, per spiegare le manifestazioni della vita

Scoprirono che i processi vitali (crescita, riproduzione) potessero essere spiegati da reazioni chimiche e leggi fisiche.

Da qui i fenomeni biologici vengono visti come il risultato di interazioni tra molecole

Si possono identificare 2 fasi di crescita della biologia molecolare:

1. Anni '40-'60 ->

   • Struttura e funzione del DNA
   • Dogma principale della biologia

   Come le informazioni del DNA potessero essere estrinsecate in un prodotto che è la proteina

Nascita della Biologia Molecolare

Weaver 1938 → Biologo che per primo ha proposto un approccio fisico-chimico per spiegare le manifestazioni della vita

Suggerì che i processi vitali (crescita, riproduzione) potessero essere spiegati da reazioni chimiche e leggi fisiche.

Da qui i fenomeni biologici vengono visti come il risultato di interazioni tra molecole.

Si possono identificare 2 fasi di crescita della biologia molecolare:

1. Anni '40 - '60 →

   • Struttura e funzione del DNA
   • Dogma principale della biologia

   Come le informazioni del DNA potessero essere estrinsecate in un prodotto che è la proteina.

Questo ha portato a scoprire il codice genetico e la

presenza di molecole di trasporto dell'informazione genetica

(mRNA, tRNA, rRNA)

Per raggiungere questo obiettivo sono stati usati modelli

di studio come fagi, virus e batteri, perché molto più semplici

rispetto alle cellule eucariotiche

2) Anni 70'- oggi

Purificazione degli enzimi di restrizione

enzimi che hanno la capacità di

tagliare una molecola di DNA in

modo altamente specifico a livello

di sequenze specifiche (SITI DI RESTRIZIONE)

Permettono la RIPRODUCIBILITÀ, quindi se tagliando

la molecola di DNA si ottengono 200 frammenti,

a distanza d’anni ripetendo il taglio, nelle stesse

condizioni si ottiene lo stesso numero di frammenti

Vettori molecolari usati nelle tecniche di clonaggio

Questi vettori sono i PLASMIDI. Sono stati usati nella tecnica del CLONAGGIO.

Si può tagliare il plasmide con un'enzima di restrizione e inserire un frammento di DNA proveniente da qualche organismo.

Questo plasmide (RICOMBINANTE) si fa rientrare nella cellula batteriche dove inizia a replicarsi.

Amplificazione del frammento di DNA inserto.

Tecniche per il sequenziamento degli acidi nucleici

Poter disporre di una sequenza nucleotidica: quindi lo studio dell'anatomia del GENE.

Verso la fine degli anni 80 c'è stata la definizione

del DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA.

Il DNA, capace di autoreplicarsi, trasmette le

proprie informazioni a una molecola intermedia

che è l'RNA attraverso un processo di TRASCRIZIONE.

Questa molecola di RNA, una volta trascritta, viene

poi TRADOTTA nella proteina.

Questo dogma prevede che i processi di trascrizione e

traduzione siano IRREVERSIBILI.

Ma in realtà può anche

accadere che venga sintetizzata una molecola di DNA

a partire dall'RNA stampo. -> RETROTRASCRIZIONE

I ricercatori isolarono un enzima, la

TRASCRITASI INVERSA, capace di retrotrascrivere

Primo punto del dogma disatteso

Sempre secondo il dogma, ogni gene produce una proteina, ma in alcuni casi un gene può produrre anche più proteine diverse.

Negli eucarioti si possono trovare i GENI INTERROTTI, in cui la regione codificante è discontinua perché si interpongono gli INTRONI...

Sequenze non codificanti che vengono trascritte, ma quasi mai tradotte. Dopo la trascrizione vengono eliminate grazie al processo di SPLICING

SPLICING ALTERNATIVO → Processo che consiste nel rimuovere gli introni da un mRNA precursore, unendone gli esoni in modi diversi

Consente a un singolo gene di generare più varianti di mRNA e quindi più proteine diverse.

Un altro evento che ha segnato la storia della biologia molecolare è la scoperta degli elementi trasponibili.

Frammenti di DNA capaci di trasporre da un punto all'altro nel genoma.

Nascita e caratteristiche del DNA

Miescher 1868 -> Ha isolato per la prima volta il DNA dai leucociti (bende -> pus)

Dai nuclei dei leucociti ha isolato la nucleina, molecola ricca in fosforo e acido. Il biologo sosteneva che non poteva essere la molecola che conteneva l'informazione genetica perché tutte le cellule avevano la stessa nucleina.

L'esperimento di Griffith (1928) è stato fondamentale per dimostrare il concetto di trasformazione genetica. Ecco i concetti chiave:

• Obiettivo: Scoprire come alcune caratteristiche batteriche venivano trasmesse e comprendere il meccanismo alla base.
• Organismi utilizzati: Gr