La struttura del DNA. Il favoloso viaggio alla scoperta del DNA

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1 La struttura del DNA Il favoloso viaggio alla scoperta del DNA

2 Crick et Watson, 1953 Scoperta della struttura del DNA DNA= POLIMERO DI NUCLEOTIDI Ci sono 4 tipi di nucleotidi : A, T, C e G Come sono attaccati assieme??? Come si può replicare la molecola del DNA??? Dove si trova l informazione genetica?

3 NUCLEOTIDE Base azotata Gruppo fosfato Zucchero : desossiribosio

4 Quattro tipi di basi azotate:

5 Pertanto si hanno 4 nucleotidi: A, T, C et G I nucleotidi si legano gli uni agli altri attraverso lo zucchero (desossiribosio) ed il gruppo fosfato.

6 Erwinn Chargaff (1947) Se si separa una molecola di DNA si ottengono sempre le stesse quantità: A = T e C = G Si possono avere più AT che CG o l inverso (questo varia a seconda delle specie), ma si ha sempre lo stesso numero di A rispetto a T e di C rispetto a G. Perchè?

7 Ipotesi di Crick et Watson: A si lega con T e C con G: Due legami idrogeno (legami deboli). tre legami idrogeno

8 Dunque Due catene di nucleotidi possono unirsi l una all altra se le loro basi sono complementari(a complementare a T e C complementare a G). Questo è il caso del DNA

9 L orientamento fra i legami forma una struttura a doppia elica

10 Crick et Watson, scoperta della struttura del DNA

11 In un batterio: 1 sola molecola di DNA 5 milioni di coppie di basi. Lunghezza totale ~ 1,5 mm Batterio E. coli e il suo cromosoma

12 In una cellula umana : 46 molecole di DNA Ciascuna molecola di DNA si attorciglia su delle proteine (istoni) e forma un cromosoma. DNA Un cromosoma = una molecola di DNA + le proteine su cui si attorciglia. Istoni L insieme dei cromosomi forma la cromatina

13 Cromatina La cromatinarappresenta la forma in cui gli acidi nucleici si trovano nel nucleo di una cellula eucariota.

14 Spiralizzazione del DNA in un cromosoma eucariotico: La cromatina è formata da DNA avvolto su gruppi di proteine dette istoni (proteine basiche), formando un nucleosoma, e da proteine non-istoniche (proteine neutre o acide); essa è poi ripiegata in vario modo. Doppia elica di DNA (2 nm di diametro) Fibra elicoidale compatta (30 nm di diametro) Istoni Linker «Perle di una collana» Nucleosoma (10 nm di diametro) Superavvolgimento (300 nm di diametro) Cromosoma in metafase 700 nm

15 Genoma umano (tutte le informazioni per fabbricare un umano e renderlo funzionante) : 23 molecole di DNA ~ 1 m di lunghezza se si mettono fianco a fianco ~ 3 miliardi di coppie di basi ~ da a geni Ogni cellula (ad esclusione dei gameti riproduttivi) contiene due esemplari del genoma umano (dei quali uno deriva dal padre l altro dalla madre).

16 Il DNA costituisce il materiale ganetico della cellula. Il materiale ganetico di un essere vivente deve : 1. Possedere l informazione genetica propria della specie 2. Riprodursi con il minor numero di errori possibile 3. Potersi modificare (ma non troppo) 4. Poter essere tradotto in caratteristiche fisiche (fenotipo)

17 La divisione cellulare: MITOSI e MEIOSI Riproduzione cellulare

18 LA DIVISIONE CELLULARE è implicata nella riproduzione asessuata e sessuata Nella riproduzione asessuata, ciascuna cellula figlia riceve una copia del DNA della cellula madre. Le nuove cellule sono quindi geneticamente identiche alla cellula madre. Un aumento del numero di cellule somatiche in un organismo pluricellulare o un aumento del numero di organismi unicellulari sono forme di riproduzione asessuata. Durante la riproduzione sessuata, due gameti (cellula uovo e spermatozoo) si uniscono e la prole riceve una combinazione del DNA dei genitori. La prole ha quindi una composizione genetica unica.

19 La riproduzione asessuata La riproduzione asessuatasi basa sulla divisione mitotica del nucleo. La prole è costituita da un clone dell organismo di partenza. Un cactus Uno lievito

20 MITOSI processo grazie al quale una cellula si divide in due cellule figlie Nei procarioti e negli eucarioti unicellulari la divisione cellulare determina l aumento del numero d individui di una popolazione. Negli eucarioti pluricellulari è il processo che permette all organismo di aumentare le proprie dimensioni o di riparare tessuti danneggiati. cellule somatiche, che formano il corpo di un organismo adulto, ad eccezione dei gameti. cellule staminali, ovvero cellule indifferenziate.

21 La divisione cellulare nei BATTERI I procarioti si riproducono per scissione binaria. la duplicazione del DNA la segregazione del DNA la citodieresi

22 La divisione negli EUCARIOTI Nel ciclo cellulare degli eucarioti si alternano periodi di crescita e di divisione (mitosi). sequenza ordinata di fasi

23 Le fasi del ciclo cellulare Interfase Occupa il 90% dell intero ciclo ed è suddivisa in 3 fasi (G 1, S e G 2 ). E il periodo speso dalla cellula per duplicare i propri organelli e il materiale genetico. Le due cellule figlie possiedono un corredo genetico identico a quello della cellula madre Mitosi È la fase di separazione dei cromosomi che si posizionano ai lati opposti della cellula. Citodieresi È la fase di separazione in cui il citoplasma viene ripartito tra le due cellule figlie.

24 La mitosi Si duplicano il DNA e i centrioli, ma i cromosomi non sono distinguibili all interno del nucleo. In alcuni organismi si possono vedere due coppie di centrioli su un lato del nucleo, fuori dalla membrana nucleare. La cromatina si condensa e i cromosomi sono ora visibili al microscopio ottico. Vengono disassemblati i microtubuli del citoscheletro che formeranno il fuso. Le coppie di centrioli migrano verso i poli. Comincia la formazione del fuso. Scompare il nucleolo. La membrana nucleare si disperde in frammenti. I centrioli raggiungono i poli della cellula. I cromosomi, ciascuno formato da due cromatidi, iniziano a spostarsi verso il piano equatoriale della cellula, manovrati dalle fibre del fuso.

25 La mitosi I cromosomi, formati da coppie di cromatidi, si dispongono sul piano equatoriale della cellula. I cromatidi si separano, ognuno tirato dalle fibre del fuso verso i poli; ogni cromatidio costituisce ora un cromosoma singolo. I cromosomi hanno raggiunto i poli opposti, il fuso comincia a disperdersi. Si formano nuove membrane nucleari intorno ai due assetti cromosomici che ritornano a essere diffusi.

26 La citodieresi È il processo di divisione del citoplasma. Conclusa la divisione del nucleo, inizia quella del citoplasma che avviene per strozzatura nelle cellule animali e per deposizione di nuova parete in quelle vegetali. Cellula animale Cellula vegetale

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