Biologia Molecolare CDLM in CTF Gli inizi della biologia molecolare e la struttura del DNA

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Dante Rostagno
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Biologia Molecolare CDLM in CTF 2010-2011 Gli

1 Biologia Molecolare CDLM in CTF Gli inizi della biologia molecolare e la struttura del DNA

2 Gli organismi viventi sono caratterizzati dal possesso di materiale genico trasmissibile alle generazioni successive. Per anni gli scienziati hanno cercato di capire dove questa informazione è contenuta e come questa informazione viene trasmessa. Inizialmente si pensava che questa informazione doveva essere contenuta nelle sequenze proteiche, che per le loro caratteristiche sembravano essere ideali per questo ruolo.

Griffith utilizzò due ceppi batterici di Pneumococco: -I batteri definiti lisci (S) sono capaci di uccidere un topo se iniettati -I batteri definiti ruvidi R sono incapaci di causare la morte del

3 Griffith utilizzò due ceppi batterici di Pneumococco: -I batteri definiti lisci (S) sono capaci di uccidere un topo se iniettati -I batteri definiti ruvidi R sono incapaci di causare la morte del topo. Il principio trasformante passa da batteri S morti a batteri R vivi che si trasformano in batteri S I batteri lisci, se uccisi col calore, sono incapaci di uccidere il topo, ma se mischiamo batteri lisci morti con batteri ruvidi vivi il topo muore! I batteri ruvidi imparano dai batteri lisci

Aggiungendole una alla volta si rese conto che l unica molecola

4 Qualche tempo dopo gli esperimenti di Griffith, Avery riuscì a separare, chimicamente, le componenti cellulari. Aggiungendole una alla volta si rese conto che l unica molecola capace di trasformare i batteri era il DNA Scusa Avery, ma il DNA lo hai purificato per bene?

7 Il DNA è una macromolecola polimerica. Le unità elementari (monomeri) che lo costituiscono sono chiamati nucleotidi La molecola di DNA può essere definita quindi come un POLINUCLEOTIDE.

8 Ma un polinucleotide non ha nessuna voglia di restare solo un singolo filamento. La struttura del DNA è stata svelata nel 1953 da Watson e Crick che proposero un modello a partire da 3 indizi fondamentali: I dati di diffrazione a raggi X indicavano che il DNA doveva avere una struttura regolare e ripetitiva con un passo di 3,4 nm ed un diametro di circa 2 nm. Poiché la distanza tra due nucleotidi adiacenti è di 0,34 nm dovevano esservi 10 nucleotidi per ogni giro d elica. La densità del DNA era incompatigile con una struttura a singolo filamento e se fossero 2? Indipendentemente dalla quantità di ciascuna base la proprzione di C è sempre perfettamente uguale a quella di G e quella di A uguale a quella di T. Il modello proposto, non solo spiegava queste 3 caratteristiche ma apriva la strada ai modelli di complementarietà che sono alla base di molti meccanismi biologici quali la trascrizione e la replicazione del DNA.

10 Lo zucchero ed il fosfato di ogni nucleotide costituisco l ossatura costante del filamento di DNA mentre le diverse basi azotate sporgono permettendo l interazione con altro filamento di DNA Le basi azotate, infatti, sono particolarmente predisposte ad interagire tra loro attraverso legami ad idrogeno (legami deboli) altamente specifici. Le Adenine possono interagire solo con le Timine e le Guanine possono interagire solo con le Citosine.

La legge della complementarietà delle basi: Poiche i legami ad idrogeno tra basi appartenenti a nucleotidi giustapposti (appartenenti a filamenti differenti) costringono ad una specificità nell

11 La legge della complementarietà delle basi: Poiche i legami ad idrogeno tra basi appartenenti a nucleotidi giustapposti (appartenenti a filamenti differenti) costringono ad una specificità nell interazione, i due filamenti di DNA sono COMPLEMENTARI C A G G T C Se in un filamento è presente una T nell altro filamento deve essere presente una A. E possibile sempre ricostruire la sequenza di un filamento a partire dalla sequenza del suo complementare.

12 Il diametro dell elica è costante perche ogni purina interagisce con una pirimidina Purina+pirimidina = 2 nm L orientamento delle sue catene è indicato dalla numerazione dei gruppi liberi alle estremità. Nell esempio il filamento di sinistra avrà l estremità 5 in alto e l estremità 3 in basso, viceversa il filamento di destra avrà l estremità 3 in alto e quella 5 in basso. I due filamenti sono quindi ANTIPARALLELI.

Questo porta alla formazione di una scanalatura

13 I legami che uniscono le basi azotate agli anelli del deossiribosio non sono direttamente opposti. Questo porta alla formazione di una scanalatura principale ed una secondaria. Scanalatura principale: interazione DNA proteine

15 Il DNA a doppio filamento diminuisce assorbimento a 260 nm (UV)

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