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1 Contenuto di DNA aploide in alcune specie kb 10 3 kb 10 4 kb kb

2 Dimensioni del genoma

3 Paradosso del valore C Non c è una correlazione tra la quantità di DNA e la complessità di un organismo Non c è una correlazione tra il numero di geni e la complessità di un organismo

4 Struttura dei geni nei procarioti ed eucarioti

5 Distribuzione del numero di esoni per gene

6 Specie Numero medio di esoni Lunghezza media del gene (kb) Lunghezza media del mrna (kb) Hemophilus influenzae Methanococcus jannaschii S. cerevisiae Filamentous fungi C. elegans D. melanogaster Chicken Mammals

7 Classificazione del DNA eucariotico La diversa natura delle sequenze ripetute

8 Geni presenti nel genoma degli eucarioti in copie multiple I geni delle proteine istoniche sono presenti nel genoma in centinaia di copie ripetute in tandem

9 Geni per l rrna: l organizzatore nucleolare

10 Le due famiglie dei geni per le globine α e β Altri esempi di famiglie geniche sono: I geni delle actine (da 5 a 30) I geni delle cheratine (circa 20) I geni della regione variabile delle immunoglobuline (500)

11 DNA satellite Lunghezza della sequenza ripetuta: 10 bp circa Numero di ripetizioni: fino a milioni di copie Localizzazione: principalmente nei centromeri

12 A Sequenze ripetitive di DNA B

13 LA REPLICAZIONE DEL DNA

14 La replicazione del DNA Il modello semiconservativo La replicazione del DNA è il processo mediante il quale una cellula raddoppia il suo contenuto di DNA prima di dividersi

15 La biochimica della replicazione del DNA Componenti richiesti: DNA stampo DNA polimerasi dntp ioni Mg 2+ Innesco

16 La biochimica della replicazione del DNA

17 Le attività delle DNA polimerasi Attività di polimerasi, che catalizza l allungamento della catena polinucleotidica in direzione 5 3 Attività di esonucleasi 3 5, che rimuove le basi non appaiate correttamente (correzione di bozze) Attività di esonucleasi 5 3, che rimuove gli inneschi durante la sintesi del filamento ritardato

18 Le tappe della replicazione del DNA Inizio Allungamento Termine

19 Inizio della replicazione del DNA Enzimi coinvolti: le proteine iniziatrici DNA elicasi le SSB le topoisomerasi Ori: origine di replicazione in E. Coli (Sequenza di 254 bp con 4 siti di legame per le proteine iniziatrici) ARS: sequenze a replicazione autonoma del lievito

20

21 La funzione delle topoisomerasi

22 La direzione della replicazione la direzione di sintesi è sempre 5 3

23 La replicazione unidirezionale e bidirezionale

24 L allungamento: la replicazione è semidiscontinua Enzimi coinvolti: DNA primasi le DNA polimerasi la DNA ligasi

25 Allungamento (catena veloce) La sintesi della catena veloce incomincia con la sintesi da parte di una primasi di un breve primer di RNA (da 10 a 60 nucleotidi) ) all origine della replicazione. I deossiribonucleotidi vengono poi aggiunti al primer dalla DNA polimerasi III. Una volta iniziata, la sintesi della catena veloce procede in modo continuo, avanzando di pari passo con la forcella di replicazione. e.

26 Allungamento (catena lenta) La sintesi della catena lenta viene compiuta tramite corti frammenti di Okazaki. Inizialmente il primer è sintetizzato dalla primasi. Come nella sintesi della catena veloce, la DNA polimerasi III si lega al primer e aggiunge deossiribonucleotidi fino al primer successivo La DNA polimerasi I degrada i primer grazie alla sua attività esonucleotidica e li sostituisce con nuovi deossiribonucleotidi. La DNA ligasi salda le interruzioni nello scheletro di zucchero-fosfato lasciate dalle DNA polimerasi, catalizzando la formazione di un legame fosfodiestere senza aggiungere altri nucleotidi alla catena.

27 Il DNA della catena lenta si piega ad anello, di modo che i due percorsi di polimerizzazione possano procedere insieme

28 La terminazione Origine Forcella in senso antiorario Forcella in senso orario Trappola per la forcella in senso orario Trappola per la forcella in senso antiorario La proteina Tus (terminus utilization substance) lega la sequenza Ter e blocca il movimento dell elicasi causando l interruzione della replicazione Le due forcelle di replicazione del cromosoma circolare di E. coli si incontrano in una regione terminale contenente copie multiple di una sequenza di 20 coppie di basi detta Ter ( termine ). Quando una delle due forcelle di replicazione incontra un complesso funzionale Tus-Ter, si ferma; l altra forcella si ferma quando incontra la prima forcella già ferma

29 Enzimi e fattori proteici richiesti nella replicazione L intero complesso è detto replisoma Proteine iniziatrici: : denaturano il DNA in corrispondenza delle sequenze Ori Elicasi: si muovono lungo il DNA e separano le catene usando l energia l dell ATP Topoisomerasi: risolvono la tensione topologica nella struttura ad elica del DNA che si genera con la separazione delle catene Proteine che legano il DNA a singolo filamento: stabilizzano le catene separate DNA primasi: : sintetizza i primer (generalmente brevi frammenti di RNA) DNA polimerasi III: : sintetizza il filamento guida e i frammenti di Okazaki DNA polimerasi I: rimuove i primer e li sostituisce con DNA DNA ligasi: ripara le interruzioni dei legami fosfodiesterici che rimangono dopo l azione l delle DNA polimerasi

30 Le cinque DNA polimerasi di Escherichia coli DNA Polimerasi Esonucleasi Esonucleasi Funzione Polimerasi I si si si Rimozione e sostituzione degli inneschi II si si no Riparazione del DNA III si si no Allungamento del DNA IV si no no Riparazione del DNA V si no no Riparazione del DNA

31 La replicazione teta

32 La replicazione a circolo rotante

33 La replicazione lineare negli eucarioti Diversi tipi di DNA polimerasi: α, β, γ, δ, ε Origini di replicazione multiple Assemblaggio dei nucleosomi subito dopo la replicazione Replicazione dei telomeri

34 Disassemblaggio e assemblaggio dei nucleosmi

35 La replicazione dei telomeri

36 La replicazione dei telomeri

37 Caratteristiche delle replicazioni teta, a circolo rotante e lineare Modello di replicazione DNA stampo Rottura dei filamenti nucleotidici Numero di repliconi Direzione della replicazione Prodotti della replicazione Teta Circolare No 1 Unidirezionale o bidirezionale Due molecole circolari A circolo rotante Lineare eucariotica Circolare Si 1 Unidirezionale Una molecola circolare e una lineare che può circolarizzarsi Lineare No Molti Bidirezionale Due molecole lineari

38 La fedeltà nella replicazione del DNA

39 Domande Le sequenze genomiche degli eucarioti 1. Che cosa è il valore C e il paradosso del valore C? 2. Fare un esempio di geni ripetuti in tandem La replicazione del DNA 1. Perché è semiconservativa 2. Perché è semidiscontinua 3. Quali sono gli enzimi coinvolti 4. Cosa sono i frammenti di Okazaki 5. Differenze tra la replicazione nei batteri e quella negli eucarioti

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