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Il materiale genetico e le sue funzioni
FHZ§ +( Utah -H,N CooC --}Ñ d HH -coo-- HQuando cellule batteriche venivano infettate con Geni sono fatti dibatteriofaghi T2 radiomarcati, solo il DNA marcato batteriesStudio su Streptococcus pneumoniae →con 32P si trovava nei batteri, mentre le proteine DNAmarcate con 35S rimanevano in soluzione Agenti patogeni della polmoniteCeppo S, ricoperto da capsula polisaccaridica,virulentiEsperimentl di AveryRivelò che il fattore di trasformazione è il DNA Esperimento di Frederick Griffith, 1928 Due diversi ceppi Ceppo R, privi di capsula, non virulentiUna qualche sostanza, fattore di trasformazione,estratta da ceppi S morti può agire sulle cellule di Rprovocando un cambiamento ereditarioRosalind Franklin + Maurice Wilkins (campio di DNAorientati regolarmente)Depositario del materiale genetico Cristallografia a raggi X Suggerirono che la molecola fosse a forma elicoidaleVa incontro a duplicazione o a spirale4 funzioni del materiale geneticoÈ
soggetto a mutazioni (cambiamento permanente dell'informazione genetica) Polimero di nucleotidi formati da zucchero (Il materiale genetico trova espressione nel fenotipo desossiribosio), gruppo fosfato e basi azotate (A, G, T, C) Due catene polinucleotidiche appaiate antiparallele % dei nucleotidi è sempre la stessa in tutte le cellule Le catene si attorcigliano attorno ad un asse Struttura DNA di uno stesso organismo immaginario: andamento elicoidale La composizione del DNA non è influenzata dall'età Legami covalenti tra nucleotidi della stessa catena Erwin Chargaff riscontrò alcune regolarità o da fattori esterni nella struttura Sono planari (orizzontali rispetto all'asse) e sono 2 tra A-T Rapporto % tra A e G varia da specie a specie stabilizzate anche da interazioni idrofobiche. Ogni coppia ruota di 36 gradi rispetto a quella precedente In tutte le specie: A=T e C=G quindi A+G = C+T Le due catenesono complementari (purina sempre con pirimidina)Riparazione per escissione nuovochimico Semiconservativo
Sequenze ripetitive che si trovano sulle estremità dei cromosomi
Tre modelli di duplicazione
Conservativo
TTAGGG
Dispersivo (frammenti di vecchio e nuovo filamento)
A questi tratti ripetuti si legano proteine che Telomeri
Ripetuta circa 2500 volte
mantengono stabili le estremità del cromosoma
4 desossiribonucleotidi (dATP, dGTP, dCTP, dTTP)
Ad ogni ciclo il DNA telomerico può perdere 50-200 coppie di basi e dopo 20-30 cicli la cellula muore
Per sintetizzare nuovo filamento in Duplicazione del DNA
Enzima DNA polimerasi
Esperimento di Kornberg
laboratorio si deve avere
Usate per la lotta contro il cancro DNA stampo
Telomerasi: enzimi che catalizzano aggiunta della
Legate all'invecchiamento (forse) sequenza telomerica eventualmente persa
Presenti soprattutto nelle cellule che continuano a Despiralizzazione del DNA da parte di elicasi che si
dividersi: midollo osseo e gameti attaccano nel punto detto forcina di replicazione
Le tappe della duplicazione del DNA sono le seguenti: 1. La DNA polimerasi catalizza i legami tra i nuovi nucleotidi, formando legami fosfodiesterici. 2. La topoisomerasi o girasi elimina il superavvolgimento del DNA aprendo i nucleosomi. 3. Le primasi si legano al filamento stampo e sintetizzano un RNA primer, che è una breve sequenza di RNA che serve come punto di partenza per la sintesi del nuovo filamento di DNA. 4. Un complesso proteico si lega al DNA in una determinata sequenza chiamata origine della duplicazione (ori). 5. Il complesso di duplicazione, composto da DNA polimerasi e altri enzimi, si forma sulla sequenza ori e inizia la sintesi del nuovo filamento di DNA. 6. Il DNA polimerasi aggiunge un nucleotide alla volta al filamento preesistente, seguendo il complementare al filamento stampo di DNA e al primer. 7. Il DNA si duplica in entrambe le direzioni a partire dalla sequenza ori, formando due forcelle di duplicazione. 8. Entrambi i filamenti di partenza agiscono da stampo per la sintesi dei nuovi filamenti, formando due copie identiche del DNA. Due caratteristiche importanti della duplicazione del DNA sono: - Il filamento veloce o guida: è il filamento che viene sintetizzato continuamente, poiché l'estremità 3' è libera e può essere allungata senza interruzioni. - La forcella di duplicazione: è la regione in cui il DNA si apre e si duplica, formando due filamenti di DNA.sola direzione di sintesi 5' —> 3'
Ogni frammento ha bisogno di un primer
Filamento lento: discontinuo e a ritroso (100-200 nucleotidi), frammenti di Okazaki, perché direzione opposta rispetto a forcella
Ogni frammento viene unito con DNA ligasi che consumano ATP
Specifica l'aa da utilizzare di volta in volta per codice genetico costruire una proteina
Premio Nobel per la medicina, 1958
Intermediario fondamentale tra DNA e proteine
Ipotizzarono che l'espressione di un gene sotto forma di fenotipo potesse avvenire tramite un enzima
Formato da un unico filamento
Ribosio come molecola di zucchero
Esperimento con la muffa del pane, Neurospora
George W. Beadle e Edward L. Tatum
crassaRNA (acido ribonucleico)
Possibile appaiamento di basi intramolecolare
Basi azotate A, G, C, U
"un gene, un enzima": ipotesi secondo la quale ogni mutazione danneggiasse un solo enzima della via metabolica
Filamento di RNA di un particolare gene che si forma per copia
complementare di un filamento di DNA: complementare di un filamento di DNA I geni guidano l'mRNA = intermediario (sequenza lineare) costruzione delle: I geni guidano l'mRNA = intermediario (sequenza lineare) costruzione delle Solo successivamente si capi che "un gene, un Funzione di un gene è quella di controllare la: Solo successivamente si capi che "un gene, un Funzione di un gene è quella di controllare la Si forma per trascrizione polipeptide" produzione di un singolo polipeptide specifico: Si forma per trascrizione polipeptide" produzione di un singolo polipeptide specifico Appartengono al processo della traduzione tRNA = adattatore (struttura 3D complessa): Appartengono al processo della traduzione tRNA = adattatore (struttura 3D complessa) Si distingue in Gene tratto di DNA che contiene informazioni per: Si distingue in Gene tratto di DNA che contiene informazioni per rRNA = componente dei ribosomi (strutturale e produrre catene polipeptidiche; la proteina però non funzionale) contiene le info per la produzione di altre proteine: rRNA = componente dei ribosomi (strutturale e produrre catene polipeptidiche; la proteina però non funzionale) contiene le info per la produzione di altre proteine Dogma centrale dell'abiologia molecolare: Dogma centrale dell'abiologia molecolare Eccezione: retrovirus come HIV che presentano trascrizione inversa e quindi sintetizzano DNA a: Eccezione: retrovirus come HIV che presentano trascrizione inversa e quindi sintetizzano DNA a Da un filamento di DNA si forma una molecola di Partire da RNA: Da un filamento di DNA si forma una molecola di Partire da RNA complementare, mRNA Trascrizione: complementare, mRNA Trascrizione mRNA si sposta dal nucleo al citoplasma, dove a livello dei ribosomi liberi avviene la sintesi delle proteine: mRNA si sposta dal nucleo al citoplasma, dove a livello dei ribosomi liberi avviene la sintesi delle proteine Passaggio da DNA a: Passaggio da DNA aproteineEsistenza di una molecola adattatrice capace dilegarsi in modo specifico a un aa e di riconoscereuna sequenza di nucleotidi
Provvisto di due regioni, una per la funzione di Traduzionelegame e l’altra per la funzione di riconoscimento
Molecola di tRNA
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