Il DNA e la tripla elica. Marco Robbio IV G Scienze Applicate A.S. 2014/ 15

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1 Il DNA e la tripla elica Marco Robbio IV G Scienze Applicate A.S. 2014/ 15 1

2 Il DNA non sa nulla e non si cura di nulla. Il DNA, semplicemente, è. (Richard Dawkins) 2

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4 NUCLEOTIDI: Ogni catena di Dna è composta dalla ripetizione di quattro nucleotidi : Adenina, Guanina, Citosina e Timina che si combinano sempre nello stesso identico modo: C Gformando due legami a idrogeno T Aformando tre legami a idrogeno 4

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6 1869 Friedrich Miescher Nucleina 1928 F. Griffith T. Avery Ereditarietà del Dna 1953 J. Watson F. Crick Struttura a doppia elica 6

7 Ingegneria genetica Scienza forense Nanotecnologie Storia e Antropologia 7

8 L Ingegneria Genetica: La moderna biologia e biochimica fa un uso intensivo del DNA. Con il termine di DNA ricombinante ci si riferisce a segmenti di DNA realizzati e assemblati artificialmente. Essi possono essere inseriti all'interno di organismi viventi sotto forma di plasmidi o mediante altri tipi di vettori. Gli organismi così prodotti sono detti geneticamente modificati e possono essere utilizzati per la produzione di proteine ricombinanti, necessarie per la ricerca biomedica, o per le coltivazioni agricole. GloFish, pesci d'acquario resi fluorescenti tramite transgenesi. Sono i primi animali da compagnia geneticamente modificati. 8

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10 Come modificare il Dna Vari processi sono stati creati per modificare il Dna di un essere in vita e quello più efficace al momento è quello che utilizza un processo naturalmente messo in atto da alcuni virus. Si tratta della retrotrascrittasi inversa che agisce sul Dna. Questo enzima è sintetizzato da alcuni virus come l HIV e permette loro di creare un tratto di Dna partendo dal loro filamento di Rna. 10

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12 Nanotecnologie Il DNA è utilizzato anche nel campo delle nanotecnologie poiché presenta proprietà di riconoscimento molecolare che lo rendono in grado di auto-assemblarsi in strutture complesse di tipo bidimensionale o poliedrico. Tali assemblati sono utilizzati con funzioni essenzialmente strutturali e non come vettori di informazione biologica. 12

13 Computer a Dna. Con il termine generico di computer a DNA ci si riferisce ad una forma di computer che utilizza il DNA (e quindi la biochimica e la biologia molecolare) al posto dei tradizionali computer a base di silicio. Si tratta di un soggetto di ricerca e sviluppo di estremo interesse. Nel 2002 alcuni ricercatori del Weizmann Institute of Science di Rehovot, in Israele, hanno presentato una macchina molecolare programmabile, composta da enzimi e molecole di DNA invece di microchips di silicio. Tale computer, in grado di svolgere miliardi di operazioni al secondo, si è rivelato oltre volte più rapido del PC più rapido allora disponibile. 13

14 STORIA E ANTROPOLOGIA Dal momento che il DNA è sottoposto nel tempo a mutazioni che vengono ereditate, esso contiene informazioni preziose che possono essere utilizzate dai genetisti per studiare l'evoluzione degli organismi e la loro filogenesi. Comparando le sequenze di DNA all'interno di una stessa specie, inoltre, è possibile studiare la storia genetica di particolari popolazioni. Ciò presenta una notevole rilevanza sia per analisi ecologiche sia per studi antropologici: il DNA è stato usato, ad esempio, per ricostruire la vicenda delle dieci tribù perdute d'israele. 14

15 Dna a tripla elica. I DNA a tripla elica sono strutture molecolari complesse che si formano in corrispondenza di tratti di DNA B contenenti in genere solo basi pirimidiniche o solo basi puriniche e sono favorite da sequenze ripetute speculari. Per formare un DNA triplex, occorre che un terzo filamento si leghi, tramite legami idrogeno di tipo Hoogsteen, alla doppia elica di DNA. Ancora oggi il ruolo del DNA a tripla elica non è perfettamente chiaro, ma sembra che la particolare struttura sia implicata nella regolazione genica. 15

16 Deinococcus radiodurans: Entra a far parte del guinness world record come organismo in grado di resistere alla maggiore quantità di radiazioni, infatti può resistere a cento volte la dose di radiazioni letali per un uomo. A cosa si deve la sua resistenza eccezionale? Il D.radiodurans deve la sua eccezionale capacità a due meccanismi : 1. Rapido meccanismo di correzione del Dna; 2. Possesso di un Dna a tripla elica. Questo piccoletto è un tassello fondamentale della ricerca scientifica in quanto potrebbe essere utilizzato come un dispositivo di memorizzazione capace di sopravvivere ad una catastrofe nucleare. I ricercatori tradussero la canzone It's a Small World in una serie di segmenti di DNA della lunghezza di 150 coppie di basi, la inserirono dentro il batterio, e furono in grado di recuperarla senza errori 100 generazioni batteriche dopo. 16

17 L'inquietudine dei geni L impulso irresistibile di andare a scoprire che cosa c è al di là di una collina, o di un oceano, o persino fuori dal pianeta, è un tratto caratteristico dell identità umana. Da dove nasce questa follia? Che cosa ci ha spinti a lasciare l Africa e ad arrivare fino alla Luna e oltre? Se il nostro impulso a esplorare è innato, forse la sua origine risiede nel genoma. Diverse ricerche, inoltre, hanno trovato una correlazione tra la variante DRD4-7r e le migrazioni umane. 17

18 La guerra è in tutti noi. Più o meno. La prossima volta che sentiremo parlare di una guerra o di un crimine al telegiornale o che litigheremo aspramente con il nostro partner potremo farci venire il sospetto che qualcuno possiede il gene dell aggressività o gene guerriero. La proteina in questione è un enzima in grado di attivare nel nostro cervello dei neurotrasmettitori fondamentali per il nostro comportamento, ossia la dopamina, la norepinefrina e la serotonina. 18

19 Ci voleva un genio per dirlo Per la prima volta gli scienziati del King s College di Londra hanno identificato un gene dell intelligenza. Una porzione di codice genetico che, in effetti, collega lo spessore della materia grigia nel cervello all intelligenza. Ma i ricercatori stessi invitano alla cautela, sottolineando che l intelligenza in realtà dipende da molti fattori genetici e ambientali. Dunque il gene messo in luce «spiega solo una piccola parte delle differenze nell abilità intellettuale» fra le persone. Tuttavia, concludono gli autori, la scoperta potrebbe avere importanti implicazioni per la comprensione dei meccanismi biologici alla base di numerosi e diversi disturbi, come la schizofrenia o l autismo. 19

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