DNA e sintesi proteica

LA DUPLICAZIONE DEL DNA

La duplicazione è il meccanismo molecolare attraverso cui viene prodotta una copia del DNA cellulare. Ogni volta che una cellula si divide, l'intero genoma deve essere duplicato per poter essere trasmesso alla progenie (tramite mitosi o meiosi).

LA REPLICAZIONE È CONSERVATIVA

Una volta scoperta la struttura del DNA, la domanda che gli scienziati si sono posti è come la cellula potesse sintetizzare due molecole identiche a quella preesistente. A tal proposito si svilupparono tre ipotesi:

1. conservativa - nella cellula figlia vengono trasferiti i filamenti della cellula madre e nell’altra sono di nuova sintesi;
2. semiconservativa - nelle due cellule figlie vengono trasferiti cromosomi formati da un filamento di DNA della cellula madre e uno neosintetizzato;
3. dispersiva - ciascuna delle due molecole di DNA si forma alternativamente da segmenti preesistenti e da frammenti di DNA neosintetizzato.

Per dimostrare l’ipotesi hanno sfruttato il fatto che nel DNA ci fosse l’azoto e che l’azoto possiede isotopi. Considerando un batterio o un eucariote molto semplice, esso non avrà azoto pesante 15 ma azoto leggero 14. Si estraggono i DNA dei batteri con azoto leggero e quelli fatti crescere in azoto pesante. Vengono sottoposti entrambi a centrifugazione. Il DNA che contiene azoto pesante formerà una bandina ad una determinata altezza, mentre quello con azoto leggero raggiungerà nel tubo di reazione un’altezza maggiore. Nell’ipotesi semiconservativa la bandina rimane a mezza altezza.

Ogni filamento di DNA funge da stampo e guida la formazione di un filamento adesso non uguale ma complementare. Per la regola dell’appaiamento delle basi, ognuno dei due filamenti è in grado di determinare la sequenza nucleotidica del filamento complementare. Il risultato è la formazione di due molecole di DNA a doppia elica identiche fra loro e dalla molecola parentale.

L’enzima basilaro della replicazione è la DNA POLIMERASI, che catalizza il legame tra i deossiribonucleotidi trifosfato (dNTP). I procarioti possiedono 5 tipi di DNA polimerasi (1-5).

Le polimerasi degli eucarioti invece sono:

• alpha - associata a una primasi, sintetizza i primer di RNA;
• beta - riparazione del DNA;
• gamma - replica il DNA mitocondriale;
• delta - replicazione eucariotica, sintetizza il filamento lagging;
• epsilon - replicazione eucariotica, sintetizza il filamento leading.

Il processo può essere suddiviso in 4 fasi:

1. preinizio
2. inizio
3. allungamento
4. terminazione

LA DUPLICAZIONE DEL DNA

La duplicazione è il meccanismo molecolare attraverso cui viene prodotta una copia del DNA cellulare. Ogni volta che una cellula si divide, l’intero genoma deve essere duplicato per poter essere trasmesso alla progenie (tramite mitosi o meiosi).

LA REPLICAZIONE È CONSERVATIVA

Una volta scoperta la struttura del DNA, la domanda che gli scienziati si sono posti è come la cellula potesse sintetizzare due molecole identiche a quella preesistente. A tal proposito si svilupparono tre ipotesi:

1. conservativa -> nella cellula figlia vengono trasferiti i filamenti della cellula madre e nell’altra sono di nuova sintesi;
2. semiconservativa -> nelle due cellule figlie vengono trasferiti cromosomi formati da un filamento di DNA della cellula madre e uno neosintetizzato;
3. dispersiva -> ciascuna delle due molecole di DNA si forma alternativamente da segmenti preesistenti e da frammenti di DNA neosintetizzato.

Per dimostrare l’ipotesi hanno sfruttato il fatto che nel DNA ci fosse l’azoto e che l’azoto possiede isotopi. Considerando un batterio o un eucariote molto semplice, esso non avrà azoto pesante 15 ma azoto leggero 14. Si estrae il DNA dei batteri con azoto leggero e quelli fatti crescere in azoto pesante. Vengono sottoposti entrambi a centrifugazione. Il DNA che contiene azoto pesante formerà una banda ad una determinata altezza, quello con azoto leggero raggiungerà nel tubo di reazione un’altezza maggiore. Nell’ipotesi semiconservativa la banda rimane a mezza altezza.

Ogni filamento di DNA funge da stampo e guida la formazione di un filamento adesso non uguale ma complementare. Per la regola dell’appaiamento delle basi, ognuno dei due filamenti è in grado di determinare la sequenza nucleotidica del filamento complementare. Il risultato è la formazione di due molecole di DNA a doppia elica identiche fra loro e dalla molecola parentale. L’enzima basilare della replicazione è la DNA POLIMERASI, che catalizza il legame tra i deossiribonucleotidi trifosfato (dNTP). I procarioti possiedono 5 tipi di DNA polimerasi (1-5). Le polimerasi degli eucarioti invece sono:

• alpha -> associata a una primasi, sintetizza i primer di RNA;
• beta -> riparazione del DNA;
• gamma -> replica il DNA mitocondriale;
• delta -> replicazione eucariotica, sintetizza il filamento lagging;
• epsilon -> replicazione eucariotica, sintetizza il filamento leading.

Il processo può essere suddiviso in 4 fasi:

1. preinizio
2. inizio
3. allungamento
4. terminazione

Le due eliche vanno in direzione opposta, ma la polimerizzazione avviene sempre in direzione 5’-3’, un filamento è polimerizzato da sinistra a destra, e l’altro da destra a sinistra. Qui a di un filamento andrà più veloce e senza interruzioni, mentre l’altro verrà sintetiz