Nel DNA e nell RNA i nucleotidi sono legati covalentemente da legami fosfodiesterei.

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Marcellino Orlandi
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DNA e RNA Composizione e proprietà Struttura Analisi 1 STRUTTURA DAGLI ACIDI NUCLEICI Nel DNA e nell RNA i nucleotidi sono legati covalentemente da legami fosfodiesterei.

1 DNA e RNA Composizione e proprietà Struttura Analisi 1 STRUTTURA DAGLI ACIDI NUCLEICI Nel DNA e nell RNA i nucleotidi sono legati covalentemente da legami fosfodiesterei. I gruppi fosforici hanno pka vicino a 0 e quindi sono dissociati e carichi negativamente a ph 7. Queste cariche sono neutralizzate da proteine, ioni metallici o poliammine. 2

2 3 4

3 PROPRITA DELLE BASI AZOTATE Molecole planari (le purine sono quasi planari); Assorbono luce UV (260 nm); Idrofobiche; Gruppi funzionali rappresentati dagli atomi di azoto, dai gruppi amminici e dai gruppi carbonilici; Ponti H tra gruppi amminici e carbonilici 5 STRUTTURA DNA Primaria: sequenza nucleotidica in direzione 5! 3 Secondaria: struttura stabile e regolare assunta da più nucleotidi Terziaria: ripiegamento in cromosoma 1940: la composizione in basi del DNA varia a seconda della specie e non varia con l età e nei diversi tessuti; il numero di A è uguale al numero di T e il numero di G è uguale al numero di C; 1944: DNA come molecola di trasmissione di virulenza; 1950: dall analisi della diffrazione dei raggi X fu possibile dedurre cheil DNA è elicoidale, con due periodicità: 3,4 Å e 34 Å; 1953: modello tridimensionale (Watson e Crick) dove il DNA è costituito da due catene antiparallele elicoidali avvolte a formare una doppia catena destrorsa; i gruppi fosfati sono rivolti verso l esterno e le basi azotate verso l interno disposte in maniera perpendicolare rispetto all asse longitudinale. 6

Due filamenti avvolti aventi sequenze complementari,

perpendicolarmente rispetto all asse maggiore dell

Esistono una scanalatura maggiore e una scanalatura

4 Due filamenti avvolti aventi sequenze complementari, con le basi all interno dell elica ed allineate perpendicolarmente rispetto all asse maggiore dell elica. Esistono una scanalatura maggiore e una scanalatura minore sulla superficie dell elica. Due ponti idrogeno tra A e T e tre ponti idrogeno tra G e C. Il DNA è una molecola molto flessibile con possibilità di rotazioni attorno allo scheletro zucchero/fosfato. 7 8

5 9 10

6 Forma A, B e Z Forma B: descritta da Watson e Crick Stabile con sequenza casuale e in condizioni fisiologiche Destrorsa 10,5 coppie di basi per giro. Forma A: in soluzioni povere di acqua Destrorsa Diametro maggiore rispetto a B 11 coppie di basi per giro. Forma Z: sinistrorsa 12 coppie di basi per giro Diametro minore rispetto a B Caratterizzata dall alternanza di C e G Normalmente presente in brevi tratti nel DNA di procarioti ed eucarioti Probabile ruolo nella regolazione dell espressione genica e nella ricombinazione genetica

7 13 Organizzazione strutturale del DNA 14

8 Duplicazione semiconservativa del DNA 15 16

9 Il dogma centrale della biologia 17 18

10 19 20

11 Strutture secondarie 21 22

La temperatura alla quale il 50% del DNA è denaturato è detta Tm (Melting Temperature) e dipende dalla sequenza del DNA, dal

12 DENATURAZIONE Se il DNA è portato ad alte temperature i legami H diventano instabili, vengono rotti e le due catene si separano. Le sequenze ricche di A e T si denaturano più facilmente di quelle ricche in G e C. La temperatura alla quale il 50% del DNA è denaturato è detta Tm (Melting Temperature) e dipende dalla sequenza del DNA, dal solvente e dalla forza ionica del mezzo. Dopo raffreddamento le basi si riappaiano: rinaturazione, ibridizzazione o annealing 23 Denaturazione/rinaturazione del DNA 24

13 25 Elettroforesi del DNA 26

14 Analisi del DNA Elettroforesi 27 28

15 29 Southern blot 30

16 STRUTTURA DEGLI RNA Gli acidi ribonucleici (RNA) differiscono dal DNA per tre aspetti importanti : "!lo zucchero è il D-ribosio; "!una delle quattro basi eterocicliche è l'uracile (al posto della timina); "!molecole di RNA sono costituite da un unico filamento, sebbene possano essere presenti zone a elica, dovute al ripiegamento della catena su se stessa. Il D-ribosio, lo zucchero dell'rna, è diverso dal 2-deossi-Dribosio, lo zucchero del DNA, in quanto ha un ossidrile sul C-2. Per il resto i nucleosidi e i nucleotidi dell'rna hanno strutture simili a quelli del DNA. 31 RNA "!RNA messaggero (mrna): rappresenta il 5% dell RNA totale e presiede alla trascrizione del codice genetico e funge da matrice della sintesi proteica; struttura lineare eventualmente elicoidale; "!RNA transfer (trna): rappresenta il 15% dell RNA totale e trasporta al ribosoma gli amminoacidi in forma attivata, pronti per la formazione dei legami peptidici; spesso struttura ripiegata "!RNA ribosomiale (rrna): rappresenta l 80% dell RNA totale ed è il principale componente dei ribosomi; struttura ripiegata globulare. 32

17 Struttura degli RNA mrna trna 33 rrnas 34

18 Rappresentazione del complesso mrna + rrna 35 36

19 trna 37 Rappresentazione schematica del trna 38

20 Sintesi proteica 39 Purificazione dell mrna 40

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