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Silvia Caruso
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1 I telomeri 1

A ogni duplicazione la cellula perde una porzione del

2 I telomeri In molti eucarioti le estremità dei cromosomi presentano delle sequenze ripetitive: i telomeri. A ogni duplicazione la cellula perde una porzione del DNA telomerico, fino a quando non si può più duplicare e muore. 2

3 L enzima telomerasi 3

4 I meccanismi di riparazione del DNA - 1 Correzione di bozze: le proteine del complesso di duplicazione correggono gli errori a mano a mano che la DNA polimerasi li compie. 4

5 I meccanismi di riparazione del DNA - 2 Riparazione dei disappaiamenti: delle proteine controllano il nuovo filamento di DNA e correggono gli errori di appaiamento. 5

6 I meccanismi di riparazione del DNA - 3 Riparazione per escissione: appositi enzimi intervengono per eliminare e sostituire i pezzi difettosi del nuovo filamento. 6

7 Il DNA ha i requisiti adatti per funzionare come materiale genetico Il DNA è variabile tra le diverse specie. Il DNA è in grado di custodire le informazioni che fanno una specie diversa dall altra. Il DNA è costante all interno di una stessa specie. Il DNA è in grado di duplicarsi con grande precisione durante la divisione cellulare. Il DNA è soggetto a rari cambiamenti, chiamati mutazioni, che forniscono la variabilità genetica che permette agli organismi di evolversi nel tempo. 7

La molecola del DNA ha la forma di una doppia elica

montanti sono costituiti dallo scheletro

8 La molecola del DNA ha la forma di una doppia elica L appaiamento complementare delle basi azotate suggerisce che il DNA è una molecola a doppio filamento, simile a una scala a pioli in cui i montanti sono costituiti dallo scheletro zuccherofosfato, e i pioli dalle basi accoppiate unite da legami idrogeno. 8

Il DNA è una molecola adatta alla duplicazione

complementare, cosicché ogni nuova molecola di

9 Il DNA è una molecola adatta alla duplicazione La duplicazione del DNA (o replicazione) è semiconservativa, dato che ogni filamento funge da stampo per la formazione del filamento complementare, cosicché ogni nuova molecola di DNA ha un filamento «conservato» dall originale e uno neoformato. 9

10 Il DNA è una molecola adatta alla duplicazione La duplicazione del DNA si può suddividere in tre stadi: 1. srotolamento e apertura dei filamenti; 2. appaiamento delle basi complementari; 3. unione dei due nuovi filamenti. Gli stadi 2 e 3 sono assistiti da un complesso enzimatico chiamato DNA polimerasi. 10

Dopo l innesco, la DNA polimerasi aggiunge nucleotidi all estremità 3

di nucleotidi, ma ha bisogno di un frammento di partenza chiamato primer

11 Dopo l innesco, la DNA polimerasi aggiunge nucleotidi all estremità 3 del DNA La DNA polimerasi può unire nucleotidi solo all estremità 3 del filamento in formazione. Essa non è in grado di iniziare dal nulla la sintesi di una nuova catena di nucleotidi, ma ha bisogno di un frammento di partenza chiamato primer a cui possa aggiungere nucleotidi. I telomeri sono speciali sequenze di nucleotidi, che non codificano alcuna proteina. 11

Il secondo filamento di DNA si duplica in direzione opposta alla forcella Il filamento guida (leading strand) viene duplicato a partire dal primer verso la forcella di duplicazione, mentre l altro

12 Il secondo filamento di DNA si duplica in direzione opposta alla forcella Il filamento guida (leading strand) viene duplicato a partire dal primer verso la forcella di duplicazione, mentre l altro filamento deve essere copiato nella direzione opposta. Quindi, man mano che il DNA originale si srotola, la duplicazione viene avviata molte volte e procede per piccoli segmenti: il filamento sintetizzato viene detto filamento in ritardo (lagging strand). 12

13 I geni dirigono la sintesi delle proteine I geni sono espressi nelle proteine. L ipotesi «un gene, un enzima» è basata sull osservazione che un gene difettoso dà origine a un enzima esso stesso difettoso. 13

14 I geni dirigono la sintesi delle proteine 14

15 I geni dirigono la sintesi delle proteine 15

16 La costruzione di una proteina prevede due fasi: la trascrizione e la traduzione 1. Durante la trascrizione il DNA viene usato come stampo per la formazione dell RNA messaggero (mrna). 2. Durante la traduzione, un RNA trascritto dirige la sequenza degli amminoacidi di un polipeptide che deve essere costruito. 16

Una tripletta di basi codifica per un amminoacido La sequenza di

codone, che è una sequenza precisa di tre basi nucleotidiche

17 Una tripletta di basi codifica per un amminoacido La sequenza di nucleotidi del DNA (il codice genetico) specifica l ordine degli amminoacidi di un polipeptide. Il codice genetico è basato su una tripletta di basi, ossia un codone, che è una sequenza precisa di tre basi nucleotidiche indicate da tre lettere, per esempio AUC, e corrisponde a un amminoacido. Il codice genetico è universale. 17

Nella trascrizione ogni gene trasferisce l

doppia elica di DNA si srotola e si apre al centro,

mano che il filamento di DNA viene trascritto.

18 Nella trascrizione ogni gene trasferisce l informazione all RNA messaggero (mrna) Un segmento di doppia elica di DNA si srotola e si apre al centro, cosicché i nucleotidi di RNA si possano appaiare, man mano che il filamento di DNA viene trascritto. I nucleotidi si uniscono uno alla volta grazie al lavoro dell RNA polimerasi. 18

19 19

Prima di lasciare il nucleo l mrna viene elaborato I

nucleotidiche codificanti chiamate esoni,

Sia gli esoni sia gli introni vengono trascritti, e

20 Prima di lasciare il nucleo l mrna viene elaborato I geni degli eucarioti sono costituiti da sequenze nucleotidiche codificanti chiamate esoni, intercalate a regioni non codificanti dette introni. Sia gli esoni sia gli introni vengono trascritti, e l RNA messaggero che si forma viene detto trascritto primario. 20

Nella traduzione, ogni RNA di trasporto (trna) veicola un amminoacido I trna trasferiscono gli amminoacidi che si trovano nel citoplasma ai ribosomi, dove l

21 Nella traduzione, ogni RNA di trasporto (trna) veicola un amminoacido I trna trasferiscono gli amminoacidi che si trovano nel citoplasma ai ribosomi, dove l mrna viene trasformato nella sequenza di amminoacidi che corrisponde a una proteina. Gli anticodoni del trna si accoppiano con i codoni complementari dell mrna. 21

Quando un ribosoma si sposta lungo una molecola di mrna, il polipeptide in formazione si allunga di un

22 La traduzione ha luogo presso i ribosomi presenti nel citoplasma I ribosomi hanno un sito di legame per l mrna e tre siti di legame per il trna. Quando un ribosoma si sposta lungo una molecola di mrna, il polipeptide in formazione si allunga di un amminoacido alla volta. Spesso molti ribosomi sono associati e in fase di traduzione dello stesso mrna. L intero complesso di traduzione è detto poliribosoma. 22

23 La a 1 fase della traduzione dell mrna in polipeptidi è detta «inizio» L inizio è la fase che mette insieme tutti i componenti necessari alla traduzione. Il codone di inizio è AUG. Ogni ribosoma ha 3 siti di attacco per i trna: sito E (da exit), sito P (da peptide) e sito A (da amminoacido). 23

La a 2 fase della traduzione è l allungamento Durante l allungamento, un trna che

formazione sarà trasferito a questo trna.

24 La a 2 fase della traduzione è l allungamento Durante l allungamento, un trna che porta un peptide si trova sul sito P e un trna associato al proprio amminoacido sta arrivando al sito A. Una volta che il trna successivo si aggancia al sito A, il peptide in via di formazione sarà trasferito a questo trna. Poi, avviene la traslocazione: l mrna si sposta in avanti, in modo che il trna che porta agganciato il peptide si trovi ora al sito P del ribosoma. Infine, il trna usato fuoriesce dal sito E. 24

25 La 3a fase della traduzione è la terminazione Il processo di allungamento e traslocazione si ripete più volte, con il trna usato che fuoriesce dal sito E, mentre sul sito A si aggancia un nuovo codone, pronto a ricevere un altro trna. Quando il ribosoma raggiunge un codone di terminazione, la traduzione si conclude con la fase di terminazione, in cui il polipeptide viene rilasciato. La trascrizione e la traduzione rendono possibile l espressione genica. 25

26 Le mutazioni cambiano la sequenza delle basi nel DNA Una mutazione genica è un cambiamento permanente nella sequenza di basi del DNA. Le mutazioni possono alterare l espressione genica. Le mutazioni germinali avvengono nelle cellule sessuali e possono essere trasmesse alla generazione successiva attraverso la riproduzione. Le mutazioni somatiche avvengono nelle cellule del corpo e non vengono trasmesse alla progenie. 26

Le mutazioni rendono difettosi i geni e quindi alterano l espressione genica Le mutazioni puntiformi implicano un cambiamento in un singolo nucleotide di DNA e, di

27 Le mutazioni rendono difettosi i geni e quindi alterano l espressione genica Le mutazioni puntiformi implicano un cambiamento in un singolo nucleotide di DNA e, di conseguenza, un cambiamento in uno specifico codone. Le mutazioni di sfasamento avvengono soprattutto per inserzione o delezione di uno o più nucleotidi nel DNA. 27

28 I trasposoni sono elementi genetici mobili I trasposoni, o «geni che saltano», furono scoperti da Barbara McClintock nel Un trasposone è una sequenza di DNA che può essere soggetta a trasposizione, cioè a spostamenti da un sito all altro dello stesso cromosoma. I trasposoni sono in grado di bloccare la trascrizione e possono rappresentare una fonte di mutazioni cromosomiche, come traslocazioni, delezioni, inversioni e duplicazioni. 28

29 I virus e i batteri sono utili negli studi e nelle applicazioni genetiche I batteriofagi si riproducono all interno dei batteri con due modalità: il ciclo litico e il ciclo lisogeno. 29

cellula ospite, allo scopo di inserire una

30 Il virus HIV, agente dell AIDS, è un esempio di retrovirus Come molti altri virus animali, l HIV usa la trascrizione inversa per copiare RNA nel DNA della cellula ospite, allo scopo di inserire una copia complementare del proprio genoma nel genoma dell ospite. 30

I batteri possono trasferire geni tra loro in tre modi diversi Trasformazione un batterio ricevente preleva dall ambiente extracellulare tratti di DNA libero.

31 I batteri possono trasferire geni tra loro in tre modi diversi Trasformazione un batterio ricevente preleva dall ambiente extracellulare tratti di DNA libero. Coniugazione si verifica tra batteri quando la cellula donatrice trasferisce geni alla cellula ricevente attraverso un pilo sessuale. Trasduzione un batteriofago porta porzioni di DNA batterico da una cellula donatrice a una ricevente.

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