Replicazione del DNA

La replicazione del DNA

Caratteristiche generali del DNA e dell'RNA

I microrganismi si moltiplicano per scissione binaria. La cellula si allunga, le due molecole di DNA si separano, si forma il setto trasverso e successivamente si formano due cellule figlie separate ognuna con la propria molecola di DNA. I mesosomi intervengono nella separazione dei cromosomi appena replicati (DNA batterico → cromosoma batterico unico).

DNA: acido deossiribonucleico, contiene l’informazione genetica codificata nella sequenza di basi.

RNA: acido ribonucleico è una macromolecola con funzione di intermediario. Può servire da:

• Molecola informazionale di transizione (RNA messaggero, ovvero trasferisce le informazioni dal DNA al macchinario di sintesi delle proteine)
• Costituire parte attiva del macchinario traduzionale della cellula (RNA ribosomiale, appartenente ai ribosomi che sintetizza proteina, RNA transfer che trasporta AA alla catena proteica in formazione)

Il DNA è superavvolto e srotolandosi assume una lunghezza di 1 mm, circa 1000 volte più lungo della cellula batterica. Il DNA è una molecola circolare superavvolta, arrotolata più volte in modo da essere compattata. Quando non è compattato ha un diametro di circa 350 micron. Grazie a delle proteine si ha un primo avvolgimento, un primo compattamento. Viene compattato grazie a delle proteine che gli fanno fare 40-50 ripiegamenti (forma a fiore). Viene ripiegato e fa delle anse (40-50 anse) grazie a delle proteine e viene ripiegato fino a 30 micron di diametro (riduzione del diametro di 10 volte). Grazie a degli enzimi, ogni ripiegamento, ogni ansa, viene a sua volta superavvolto in modo indipendente. Il diametro ripiegato e superavvolto è di 2 micron (riduzione del diametro di più di 10 volte). La modalità di ripiegamento o superavvolgimento è più semplice nei batteri rispetto a quella degli eucarioti.

Il superavvolgimento è uno stato in cui i filamenti a doppia elica vengono ulteriormente attorcigliati. L’attorcigliamento viene effettuato da un enzima DNA girasi, ovvero una topisomerasi II. Questo enzima introduce un superavvolgimento grazie alla rottura del doppio filamento. Una parte del DNA circolare si appoggia sopra l’altra, la doppia elica si tocca in due punti, la DNA girasi interrompe il DNA su entrambi i filamenti (taglia entrambi i filamenti) e la doppia elica integra viene fatta passare attraverso la rottura e la rottura dei due filamenti viene riparata, il taglio si ricongiunge e a seguito dell’attività della DNA girasi si formano due superavvolgimenti negativi. Il DNA è superavvolto. La DNA girasi è una topisomerasi di tipo II che introduce dei superavvolgimenti di tipo negativo.

Si ha un primo avvolgimento e poi un superavvolgimento dell’avvolgimento fatto prima. È un processo a energia dipendente (ATP-dipendente). Le topisomerasi di tipo I e altre topisomerasi tagliano una singola elica e queste sono in grado di rilassare il DNA superavvolto. Quando la doppia elica del DNA deve essere aperta per la replicazione intervengono queste topisomerasi per rilassare il doppio filamento.

Lo zucchero dell’RNA è il ribosio e quello del DNA è il desossiribosio. Sono dei pentosi, ovvero zuccheri a 5 atomi di carbonio. Una delle differenze è il fatto che l’RNA presenta un gruppo OH sul carbonio 2 del proprio ribosio. Nel DNA lo zucchero è privo dell’OH sul carbonio 2.

La molecola di DNA è costituita da uno zucchero 2-desossiribosio, da due basi puriniche (adenina e guanina), due basi pirimidiniche, la timina e la citosina, e un gruppo fosfato. Le basi pirimidiniche includono anche l’uracile presente solo nell’RNA, mentre la timina è presente solo nel DNA. Le basi puriniche vanno bene sia per RNA sia per DNA.

I carboni dello zucchero sono numerati da 1’ a 5’ per distinguerli da quelli degli anelli delle basi azotate. Il nucleotide del DNA presenta un H sul C2’ dello zucchero pentosio, mentre quello dell’RNA presenta un OH sul C2’ dello zucchero. Nel DNA le basi azotate sono unite al pentosio in posizione 1’. Il fosfato fa da ponte e forma un legame fosfodiesterico tra le posizioni 5’ e 3’ dei residui zuccherini adiacenti. Le basi azotate sono rivolte verso l’interno dell’elica, mentre lo zucchero e il fosfato costituiscono lo scheletro.