REPLICAZIONE DEL DNA

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1 REPLICAZIONE DEL DNA La replicazione (o anche duplicazione) è il meccanismo molecolare attraverso cui il DNA produce una copia di sé stesso. Ogni volta che una cellula si divide, infatti, l'intero genoma deve essere duplicato per poter essere trasmesso alla progenie. Il meccanismo della replicazione è complesso e richiede l'intervento di numerosi enzimi e di proteine iniziatrici. Il processo di replicazione del DNA si definisce semiconservativo: il doppio filamento di DNA parentale funge da stampo per la sintesi di due filamenti figli complementari.

2 REPLICAZIONE DEL DNA In tale processo, il doppio filamento di DNA si srotola e ciascun filamento viene usato come modello per la produzione di un filamento complementare. Il risultato finale è la produzione di due copie identiche del materiale genetico iniziale. La scoperta della natura complementare dei due filamenti di DNA chiarì immediatamente le modalità del processo semiconservativo di replicazione.

3 REPLICAZIONE DEL DNA La divisione cellulare, necessaria ad un organismo per crescere, richiede una duplicazione del DNA cellulare, in modo che le cellule figlie possano avere la stessa informazione genetica della cellula madre. I due filamenti, infatti, sono separati e da ognuno viene creato un filamento complementare, ad opera di un enzima chiamato DNA polimerasi. Le basi presenti sul filamento figlio sono determinate da quelle presenti sul filamento parentale: è proprio attraverso questo meccanismo che le cellule figlie presentano genoma identico alla cellula madre (salvo errori avvenuti durante il processo, che portano alla comparsa di mutazioni).

4 REPLICAZIONI DEL DNA Per iniziare la replicazione, occorre anzitutto l'apertura della forca replicativa, attraverso la parziale denaturazione del DNA a doppia elica, portata a termine dalle elicasi e dalle single-strand-binding proteins (SSBPs): le elicasi sono enzimi che separano attivamente i due filamenti usando l'energia dell'atp; le SSBPs sono in grado di mantenere la denaturazione del DNA legandosi esclusivamente alle porzioni a singolo filamento e stabilizzandole.

5 REPLICAZIONE DEL DNA Le DNA polimerasi soenzimi capaci di costruire una nuova catena solo in direzione 5-3. La reazione della DNA polimerasi è diretta dallo stampo, perché produce un nuovo filamento di DNA esattamente complementare ad uno preesistente che funge, appunto, da stampo. La DNA polimerasi non è in grado di iniziare la sintesi di un filamento ex novo, mentre può allungare un filamento polinucleotidico preesistente.

6 REPLICAZIONE DEL DNA Un filamento (chiamato filamento veloce) può essere replicato in modo quasi continuo, man mano che viene esposto, l'altro (filamento lento) risulta invece disseminato da brevi filamenti di DNA di nuova sintesi (i frammenti di Okazaki), ognuno dei quali presenta un innesco iniziale di RNA. I nuovi filamenti devono essere quindi completati mediante la rimozione degli inneschi da parte di endonucleasi e il riempimento degli spazi rimasti ad opera di polimerasi di riparazione. Successivamente tutti questi frammenti di DNA di nuova sintesi del filamento lento vengono legati dalle DNA ligasi.

7 LA SINTESI PROTEICA La sintesi proteica è il processo che porta alla formazione delle proteine utilizzando le informazioni contenute nel DNA. Si tratta di un processo piuttosto complesso in cui intervengono vari attori. Nelle sue linee fondamentali questo processo è identico in tutte le forme di vita, sia eucarioti che procarioti. Il processo comincia nel nucleo (negli eucarioti) e termina nel citoplasma.

8 Gli attori Il DNA Nel DNA sono contenute le istruzioni per sintetizzare le diverse proteine Ogni porzione di DNA che codifica per una specifica proteina è detta gene

9 Gli attori L RNA Nella sintesi proteica interviene un altro acido nucleico, l RNA, presente in 3 forme diverse (ma a filamento singolo): - l RNA messaggero (mrna) - l RNA ribosomale (rrna) - l RNA transfer (trna)

10 L RNA messaggero l RNA messaggero (mrna) è una singola catena lineare di RNA che fa da tramite tra il nucleo e il citoplasma. Contiene una copia in negativo del gene.

11 L RNA ribosomale L RNA ribosomale (rrna) costituente principale (insieme ad alcune proteine) dei ribosomi, da cui il nome.

12 L RNA transfer L RNA transfer (trna) è una particolare catena di RNA che viene rappresentato bidimensionalmente come un trifoglio... mentre la struttura tridimensionale è decisamente più complessa

13 Gli attori Amminoacidi La sintesi proteica richiede anche gli amminoacidi, cioè i mattoncini che, assemblati in sequenza, costituiranno le proteine. Tutte le nostre proteine sono costituite da solo 20 tipi di amminoacidi, un po come tutte le parole del nostro vocabolario sono formate utilizzando 21 lettere dell alfabeto Ala Alanina Gly Glicina Met Metionina Ser Serina Cys Cisteina His Istidina Asn Asparagina Thr Treonina Asp Acido aspartico Ile Isoleucina Pro Prolina Val Valina Glu Acido glutammico Lys Lisina Gln Glutammina Trp Triptofano Phe Fenilalanina Leu Leucina Arg Arginina Tyr Tirosina

14 Gli attori Amminoacidi Una sequenza di amminoacidi, come questa Gly Ala Met Val Tyr è un polipeptide. Le proteine sono polipeptidi generalmente molto lunghi e con un organizzazione anche molto complessa.

15 Gli attori Ribosomi Le fabbriche cellulari di proteine sono i ribosomi, piccoli organuli costituiti da due subunità I ribosomi, sono costituiti da rrna e proteine

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