Nucleo, duplicazione, trascrizione e traduzione

Struttura del DNA nel nucleosoma

Il DNA nel nucleosoma è presumibilmente stabilizzato dalla struttura delle 146 coppie di basi saldamente legate al core, con 10 basi a sinistra e 10 basi a destra avvolte saldamente. Questa struttura è più sensibile all'azione degli enzimi. Il solenoide contiene da 6 a 8 nucleosomi per giro. I bracci dell'istone H1 si estendono a formare legami tra i nucleosomi, costituendo il solenoide. Dopo un ulteriore compattazione, il solenoide forma il supersolenoide e quindi il cromosoma metafasico. La cromatina è una struttura altamente dinamica, con possibili livelli di organizzazione che riflettono la sua attività (ad esempio, durante la replicazione e la trascrizione, è necessario uno srotolamento o una rimozione dei nucleosomi dal DNA per permettere l'accesso di enzimi specifici al DNA). La cromatina diventa altamente condensata (eterocromatina) in preparazione alla mitosi per formare i compatti cromosomi metafasici che saranno distribuiti ai nuclei figli. Durante l'interfase, la...

La maggior parte della cromatina è decondensata e distribuita in tutto il nucleo (eucromatina). Durante l'interfase, un'altra parte resta condensata ed è trascrizionalmente inattiva (eterocromatina). Durante l'interfase, le cellule contengono due tipi di eterocromatina: quella costitutiva contiene sequenze di DNA che non sono mai trascritte, come le sequenze satellite presenti nei centromeri; quella facoltativa contiene sequenze che non sono trascritte in alcune cellule ma sono trascritte in altri tipi cellulari. La quantità di eterocromatina facoltativa varia secondo l'attività trascrizionale della cellula.

Definiamo gene una regione di DNA che viene trascritta in RNA (che sarà tradotto in una proteina se si tratta di mRNA), o regione di DNA che codifica per una proteina; definiamo genoma l'informazione genetica totale conservata nei cromosomi di un organismo. I genomi degli eucarioti non sono soltanto molto più complessi di

quelli dei procarioti, ma il DNA delle cellule eucariotiche è anche organizzato in modo diverso da quello delle cellule procariotiche. I genomi dei procarioti sono contenuti in singoli cromosomi, molecole di DNA circolare. I genomi degli eucarioti sono composti da cromosomi multipli, ciascuno contenente una molecola lineare di DNA.

Sebbene i numeri e le dimensioni dei cromosomi varino da specie a specie, la loro struttura di base è la stessa in tutti gli eucarioti. Il DNA delle cellule eucariotiche è associato strettamente a piccole proteine basiche (istoni) che compattano il DNA in modo ordinato nel nucleo.

Duplicazione

Il DNA si replica nella fase S del ciclo cellulare. Negli eucarioti, la replicazione delle molecole di DNA inizia in più origini contemporaneamente. Replicone: Unità di replicazione. Definita da un sito (regione specifica di DNA) necessario perché la replicazione possa iniziare. I cromosomi eucariotici di norma sono costituiti da diversi.

repliconi; il cromosoma batterico è costituito da un unicoreplicone. ORC: origin replication complex. La replicazione del DNA è semiconservativa. Ipotesi id Watson e Crick: durante la replicazione di una molecola di DNA, la doppia elica si svolge e ciascuno dei filamenti parental serve da stampo per l'assemblaggio di un nuovo filamento complementare. Le cellule replicano il loro DNA (in preparazione alla mitosi o alla meiosi) durante la fase S del ciclo cellulare. Nella replicazione la molecola del DNA viene duplicata in due copie con sequenza identica; la replicazione è caratterizzata da fedeltà pressoché assoluta. I pochi errori introdotti vengono corretti da meccanismi di riparazione. Si ottiene quindi una duplicazione perfetta dell'informazione genetica della cellula parentale, pronta per essere suddivisa in due cellule figlie dai meccanismi di divisione. Solo un esiguo numero di errori di replicazione sfugge ai meccanismi di riparazione del DNA.

Questi errori persistono come mutazioni e rappresentano la principale sorgente di variabilità su cui agisce la selezione naturale oppure possono portare a proteine non funzionali o con funzione aberrante. Durante la fase S del ciclo cellulare anche le proteine istoniche e non istoniche vengono duplicate con il DNA parentale. La replicazione del DNA avviene per aggiunta di nucleotidi. La DNA polimerasi è l'enzima che catalizza questa reazione. La DNA polimerasi richiede che ciascuna catena crescente venga sempre allungata in direzione 5'->3'. Quando ogni nucleotide si lega all'OH in posizione C 3' dello zucchero all'estremità della catena in allungamento, due dei suoi fosfati vengono rilasciati. L'enzima, formata da 3 domini, assomiglia ad una mano destra: pollice, dita e palmo. Il palmo contiene il sito catalitico, ed è quindi associato al neo-DNA. La DNA polimerasi può allungare la catena di DNA ma non la può iniziare.

E’ quindi necessario un primer (innesco) o breve oligonucleotide. La Primasi catalizza la formazione di un breve frammento di RNA che funge da innesco per la reazione di allungamento. La sintesi inizia da un corto innesco di RNA. L’innesco è sintetizzato dalla primasi, una RNA polimerasi che usa come stampo un filamento singolo di DNA. Quando è disponibile il corto filamento di RNA, la DNA polimerasi, utilizzandolo come innesco, inizia a sintetizzare il DNA, procedendo in direzione 5’ - 3’. L’innesco di RNA alla fine viene rimosso dall’attività esonucleasica 5’ - 3’ della DNA polimerasi che, contemporaneamente, sostituisce i ribonucleotidi con desossiribonucleotidi. A differenza della DNA polimerasi, la primasi può iniziare una nuova catena aggiungendo due nucleosidi trifosfati. La primasi si ferma dopo avere sintetizzato un breve polinucleotide e rende il 3’ di questo primer disponibile per la DNA polimerasi.tag html per formattare il testo fornito:

microscopio elettronico si possono vedere le molecole di DNA mentre si replicano e distinguere delle biforcazioni a Y, dette 'forcelle di replicazione'. In questi punti la macchina replicatrice si sta muovendo lungo il DNA, aprendo i due filamenti della doppia elica e utilizzando ognuno come stampo per formare un nuovo filamento figlio. Ad ogni origine di replicazione si formano due forcelle replicative che scorrono in direzioni opposte rispetto all'origine, aprendo man mano il DNA. Per questo motivo si dice che la replicazione è bidirezionale. Le molecole di DNA polimerasi si muovono lungo lo stampo dall'estremità 3' all'estremità 5'. Di conseguenza, i due filamenti di nuova sintesi crescono in direzioni opposte. Negli eucarioti, gli RNA primers sono sintetizzati ad intervalli di circa 200 nucleotidi sul filamento in ritardo e ciascun primer è di 10 nucleotidi. Il primer è eliminato da una DNA polimerasi che riconosce un

filamento di RNA in una elica RNA/DNA e lo taglia via. La DNApolimerasi riempie il gap lasciato dalla rimozione del primer. La DNA ligasi unisce l'ultimo nucleotide attaccato al primo nucleotide del frammento di Okazaki successivo. La catena figlia la cui direzione di allungamento è opposta alla direzione di apertura della forcella di replicazione presenta sintesi discontinua: è la catena lenta o in ratardo (lagging). Lo srotolamento del DNA al livello della forcella induce un superavvolgimento a monte della forcella stessa. Per una forcella di replicazione batterica che si muove a 500 nucleotidi al secondo lungo l'elica di DNA parentale davanti alla forcella deve ruotare a 50 giri al secondo. Il problema del superavvolgimento è risolto dalla DNA topoisomerasi (tipo I o tipo II). La DNA polimerasi può copiare il DNA solo quando il filamento stampo è stato separato dal filamento complementare. La DNA elicasi utilizza una molecola di ATP per ogni giro di

elica svolto. Losrotolamento dipende da un sistema detto elicasi, che si muove lungo lostampo della doppia elica proprio di fronte alla DNA polimerasi separando alsuo passaggio i filamenti dello stampo. I filamenti nucleotidici separativengono stabilizzati dalle proteine che legano il DNA a singolo filamento, che silegano al singolo filamento impedendogli di riavvol gersi nella regioneimmediatamente dietro la forcella. Al procedere dello svolgimento, il DNAviene forzato in un superavvolgimento, per cui l’intero cromosoma davanti allaforcella dovrebbe ruotare rapidamente e ciò ri chiederebbe notevoli quantitàdi energia. I superavvolgimenti vengono rilasciati dalle DNA topoisomerasi cheintroducono una rottura nel DNA di fronte alla forcella consentendogli diruotare intorno a tale rottura, determinandone il rilascio. Ogni ciclo di rottura,rotazione e rilascio effettuato da una DNA topoisomerasi elimina unsuperavvolgimento. La topoisomerasi I introduce una rottura in

uno dei due filamenti di DNA, mentre la topoisomerasi II introduce rottura in entrambi i filamenti. Trascrizione e maturazione L'RNA è un filamento costituito da ribonucleotidi (zucchero ribosio) legati mediante legame fosfodiesterico. Presenta un'estremità 5' e una 3'. L'RNA presenta una struttura ripiegata generata da legami idrogeno fra basi complementari appartenenti alla stessa molecola. L'RNA polimerasi catalizza la formazione di un legame fosfodiesterico legando l'estremità libera 3' dell'ultimo nucleotide della catena nascente con il fosfato in 5' del nuovo nucleotide, la cui base è complementare a quella del nucleotide della catena del DNA stampo. Sintetizza il filamento di RNA a partire da uno stampo di DNA. La sintesi avviene in direzione 5' --> 3'. Il DNA deve contenere, oltre all'informazione genetica per una data proteina, anche dei segnali che indichino dove questa informazione.

inizia e finisce, cioè dove inizia e finisce anche la trascrizione. La RNA polimerasi si lega al DNA in corrispondenza del promotore e "copia" il filamento di DNA stampo a partire dal sito di inizio della trascrizione. Gli Eucarioti posseggono diversi tipi di RNA polimerasi: RNA pol I trascrive gli rRNA (RNA ribosomiali), tranne il 5S RNA pol II trascrive gli mRNA e alcuni snRNA RNA pol III trascrive i tRNA, l'rRNA 5S e alcuni snRNA RNA pol mitocondriale trascrive RNA mitocondriali. La trascrizione negli Eucarioti ha inizio mediante il riconoscimento da parte di fattori di trascrizione del promotore. Il promotore costitutivo tata box viene riconosciuto dai fattori di trascrizione: TFIID, TFIIA, TFIIB. L'RNA pol II si lega e ha inizio la trascrizione. In seguito alla trascrizione genica attuata da parte dell'RNA polimerasi II si genera un trascritto primario (pre-mRNA) che prima della traslocazione dal nucleo al citoplasma deve essere sottoposto a fenomeni di MATURAZIONE.

ssono apprezzare appieno i sapori e gli aromi di un buon vino. La maturazione è un processo fondamentale che permette al vino di sviluppare complessità e equilibrio nel gusto. Durante questo periodo, il vino viene lasciato riposare in botti di legno o in bottiglie, permettendo così ai tannini di ammorbidirsi e ai diversi componenti di integrarsi tra loro. Durante la maturazione, il vino può subire delle trasformazioni chimiche che contribuiscono alla sua evoluzione. Ad esempio, l'ossigeno presente nell'aria può interagire con il vino, aiutando a stabilizzare i suoi componenti e a sviluppare nuovi aromi. Inoltre, i lieviti presenti nel vino possono continuare a lavorare, contribuendo alla formazione di nuovi composti aromatici. La durata della maturazione dipende dal tipo di vino e dalle preferenze del produttore. Alcuni vini, come i vini bianchi leggeri, possono essere pronti per essere consumati poco dopo la fermentazione. Altri vini, come i vini rossi strutturati, richiedono un periodo di maturazione più lungo, che può variare da alcuni mesi a diversi anni. Durante la maturazione, è importante conservare il vino in condizioni ottimali, come una temperatura costante e un'umidità adeguata. Questo permette al vino di svilupparsi nel modo migliore e di mantenere la sua qualità nel tempo. In conclusione, la maturazione è un processo essenziale per ottenere un vino di qualità. È durante questo periodo che il vino acquisisce complessità e armonia, permettendo di apprezzare appieno i suoi sapori e i suoi aromi.