2. DUPLICAZIONE DNA. 1. COMPOSIZIONE e STRUTTURA 3. CROMOSOMI

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1 2. DUPLICAZIONE DNA 1. COMPOSIZIONE e STRUTTURA 3. CROMOSOMI 1

2 1. COMPOSIZIONE e STRUTTURA Ma che cos è il DNA? è un contenitore di informazioni... scritte come sequenza di basi azotate 2

3 Acidi Nucleici: DNA e RNA Sono macromolecole biologiche, polimeri I monomeri che formano un acido nucleico sono i nucleotidi. I nucleotidi contengono uno zucchero: ribosio o desossiribosio un gruppo fosfato una base azotata (a doppio anello (Purine): Guanina o Adenina, o a singolo anello (Pirimidine): Citosina, Timina o Uracile). 3

4 Nucleotide (DNA) gruppo Fosfato O O=P-O O 5' CH2 O C 4' Zucchero (desossiribosio) C 3' C 2' C 1' N Base Azotata (A, G, C, T) 4

5 Basi Azotate PURINE (a doppio anello) 1. Adenina (A) 2. Guanina (G) PIRIMIDINE (a singolo anello) 1. Timina (T) o Uracile (U) 2. Citosina (C) 5

6 Appaiamento delle BASI Il DNA ha uno specifico appaiamento tra basi azotate: ADENINA TIMINA T A CITOSINA GUANINA G C Il DNA è costituito da 2 lunghi filamenti di nucleotidi complementari 6

7 Filamenti con sequenze complementari 5 G G C T A T T G G C A 3 3 C C G A T A A C C G T 5 7

8 La Doppia Elica 8

9 Quanto lunghi? Batteri: Funghi e muffe: Piante: (giglio 100 miliardi) Animali: 10 8 (insetti) (anfibi) uomo 3 x miliardi di paia di basi di paia di basi (bp) per genotipo aploide di pagine = volumi x 2 9

10 2. DUPLICAZIONE Il DNA deve essere copiato Una molecola di DNA deve produrre 2 IDENTICHE copie 10

11 Duplicazione DNA Modello Semiconservativo: Watson e Crick dimostrarono che entrambi i filamenti originali funzionano da stampo per la sintesi di nuovi filamenti complementari. Parental DNA DNA Stampo nuovo DNA 11

12 Meccanismo: 1. Il DNA viene srotolato da un enzima: Elicasi. 2. I filamenti si separano e si forma la forcella di replicazione (Y), dalle due parti di ogni bolla. 3. Un complesso di enzimi, la DNA Polimerasi si lega ad un filamento e costruisce il nuovo filamento complementare muovendosi lungo la sequenza. 12

13 Il punto fondamentale è che i nucleotidicomplementari vengono aggiunti appoggiandoli ai mattoncini (primers, disegnati in rosso arancione giallo grigio verde marrone ) e NON al filamento che viene copiato. Vengono appoggiati solo all'estremità 3 del primer, perciò seguendo sempre la freccina verde o fucsia del disegno a lato. La frecce blu e viola invece indicano il verso di apertura della bolla di replicazione. Ogni bolla ha un lato destro ed uno sinistro che nell insieme si bilanciano, tranne quando la bolla arriva ad una estremità del cromosoma: telomero! 13

14 Qual è la fonte di energia? L energia viene dai nucleotidi Trifosfati usati nella sintesi del nuovo filamento. (tipo ATP) L energia si libera dall idrolisi del fosfato 14

15 Correttezza e Riparazione La Replicazione del DNA è molto accurata circa 1 errore ogni paia di nucleotidi. Il DNA ha la possibilità di essere corretto e riparato dagli errori. È la DNA polimerasi ad avere l abilità di correggere gli errori che essa stessa produce. 15

16 Dopo la correzione il tasso di errori scende a 1 per miliardo di nucleotidi! Se ciò non avviene e permane l errore abbiamo una MUTAZIONE. Il DNA può anche venir danneggiato da molte sostanze chimiche o dai raggi UV. Anche questi errori possono essere corretti. Le mutazioni generano anche variabilità. 16

17 Anche la rapidità è importante: Procarioti Un solo cromosoma circolare ~5 milioni bp replicate in meno di un ora Eucarioti L Uomo ha 46 cromosomi lineari ~6 miliardi di bp replicate in poche ore La replicazione è molto rapida, oltre che accurata. 17

18 Dov è localizzato il DNA? 18

19 3. CROMOSOMI Ogni Cromosoma è una singola molecola di DNA Negli Eucarioti il DNA è associato a delle proteine Queste proteine vengono chiamate ISTONI e servono all impacchettamento del DNA. 19

20 istoni a) nucleosomi Histones H1 attacching 2nm 10nm 30nm nucleosoma b) fibra di cromatina c) looped domains Protein scaffold 300nm 700nm d) cromosomi in metafase 1400nm 20

21 U n c r o m o s o m a duplicato consiste di due cromatidi identici, generatisi per copia di un cromatidi durante la duplicazione del DNA. I cromosomi sono visibili durante le divisioni cellulari Tra due divisioni cellulari il DNA non è c o n d e n s a t o i n cromosomi e viene chiamato cromatina. Centromero Cromatidi fratelli Cromosoma DUPLICATO 21

22 - Cromosoma prima della duplicazione - Duplicazione; ora il cromosoma pronto per la divisione cellulare (mitosi o meiosi) 22

23 Ogni specie ha un numero caratteristico di cromosomi (specie umana: 46) Nell uomo e negli animali esistono due tipologie: Cromosomi Sessuali e Autosomi I Cromosomi Sessuali determinano il sesso dell organismo Gli Autosomi o cromosomi somatici costituiscono tutto il resto del genoma Ogni cellula aploide ha i cromosomi a coppie: i cromosomi Omologhi (1 proviene dal padre, 1 dalla madre) 23

24 CROMOSOMI OMOLOGHI Stessa FORMA Stessa GRANDEZZA Stessi GENI per gli stessi CARATTERI I cromosomi di un organismo vengono ordinati a formare il Cariotipo. 24

25 Cariotipo aploide (n) umano 25

26 Cariotipo diploide (2n) umano 26

27 Moscerino 4 coppie Donna 23 coppie Orzo 7 coppie z w Gallina - 9 coppie 27

28 Alcune definizioni -Genotipo: costituzione genetica di un individuo, tutto il DNA -Fenotipo (Caratteri): caratteristiche osservabili di una cellula o di un organismo. E determinato dall interazione del genotipo con i fattori ambientali -Gene: parte di DNA, unità fisica e funzionale dell eredità, interagisce con l ambiente per la determinazione di un carattere, contenendo informazioni per costruire le proteine - Locus: localizzazione cromosomica di un gene. Per ogni locus esistono forme alleliche diverse - Allele: forma alternativa di un gene ad un dato locus. Un allele in ogni locus in ciascun membro di una coppia di cromosomi. Determinano il fenotipo (fisiologici e/o patologici) 28

29 Dove sono i geni? I Geni sono localizzati nei cromosomi. Ogni specie ha un numero diverso di geni. Alcuni tipi di geni sono presenti in tutti gli organismi. 29

30 Ricorda!!! -Il DNA è la macromolecola che contiene l informazione -E composto da Nucleotidi (zucchero, fosfato e base azotata) -Le basi del DNA sono 4: Adenina, Guanina, Citosina e Timina -Le basi si appaiano in maniera complementare A con T e C con G e viceversa -T e A tramite 2 legami idrogeno, C e G con 3 legami idrogeno -Il DNA è costituito da due filamenti antiparalleli che si avvolgono a doppia elica 30

31 Ricorda!!! -Le dimensioni (in bp) cambiano da organismo ad organismo -La Replicazione (o Duplicazione) è semiconservativa -I primers sono i punti di partenza della DNA Polimerasi -La replicazione avviene nei due versi delle Forcelle di Replicazione -Il filamento 5-3 viene copiato progressivamente, l altro (3-5 ) a pezzi (Frammenti di Okazaki) -La polimerasi è precisa ed è anche in grado di correggere gli errori. 31

32 Ricorda!!! -Un cromosoma è una molecola di DNA -Il DNA è impacchettato assieme agli istoni -Prima della divisione cellulare i cromosomi, ad un cromatide, vengono duplicati (cromosomi a due cromatidi; cromatidi fratelli) -Negli animali esistono cromosomi Sessuali ed Autosomi -Sono presenti in coppie: i cromosomi Omologhi -Il numero ed il tipo di cromosomi di un organismo rappresenta il Cariotipo 32

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