DNA: Struttura e Funzioni, Parte 2, con domande e diagrammi esplicativi

DNA: Struttura e Funzioni

parte 2

Ricordiamo

• il DNA è un ACIDO NUCLEICO
• il DNA conserva e trasmette l'INFORMAZIONE GENETICA (funzione informativa)

Domande chiave

ORA CI PONIAMO LE DOMANDE:

1. COME FANNO LE CELLULE AD UTILIZZARE LE INFORMAZIONI GENETICHE?
2. COME FANNO LE CELLULE A CONSERVARE L'INFORMAZIONE GENETICA CHE SI TROVA NEL DNA?
3. COME FANNO GLI ACIDI NUCLEICI A TRASMETTERE L'INFORMAZIONE GENETICA?

Utilizzo dell'informazione genetica

1. COME FANNO GLI ACIDI NUCLEICI A UTILIZZARE L'INFORMAZIONE GENETICA? PER RISPONDERE A QUESTE ED ALLE ALTRE DOMANDE DOBBIAMO CAPIRE MEGLIO LA STRUTTURA DEGLI ACIDI NUCLEICI INFATTI, LA STRUTTURA PARTICOLARE DEGLI ACIDI NUCLEICI È FONDAMENTALE PER IL LORO FUNZIONAMENTO NELLA CELLULA

Struttura del DNA

Qual è la struttura del DNA?

base azotata fosfato zucchero Nucleotide generico . Polimero di nucleotidi . Ogni nucleotide contiene: 0 Base azotata (proprietà debolmente acide): A-G (purine) T-C (pirimidine) 0 Desossiribosio 0 Gruppo fosfato

A Purina Fosfato Desossiribosio Pirimidina Fosfato Desossiribosio

Catena di nucleotidi

CATENA DI NUCLEOTIDI IL FOSFATO DI CIASCUN NUCLEOTIDE REAGISCE CON LO ZUCCHERO DI QUELLO SUCCESSIVO FORMANDO LA CATENA VERA E PROPRIA, IL FILAMENTO DI DNA, CHE PUÒ ESSERE LUNGHISSIMA (OGNI MOLECOLA PUÒ ESSERE LUNGA ANCHE 250 MILIONI DI NUCLEOTIDI) LE BASI AZOTATE INVECE RIMANGONO A LATO DEL FILAMENTO

A gruppo fosfato G zucchero (ribosio) C

Differenze tra DNA e RNA

FIGURA 1 Le differenze sostanziali tra i due acidi nucleici DNA ed RNA: il DNA è formato da un doppio filamento di nucleotidi appaiati contraddistinti dalle basi A, T, C e G, mentre lo zucchero è il deossiribosio; l'RNA è invece formato da un filamento unico di nucleotidi contraddistinti dalle basi A, U, C e G e lo zucchero è il ribosio.

DNA: DOPPIO FILAMENTO RNA: SINGOLO FILAMENTO

DNA RNA

AT A gruppo fosfato gruppo fosfato GC G zucchero (deossiribosio) zucchero (ribosio) C G C l'uracile sostituisce la timina TA U Filamento singolo

Stabilità del DNA e RNA

Il DNA è particolarmente stabile sotto forma di DOPPIO FILAMENTO, quello descritto da Watson e Crick (premi Nobel) L'RNA, invece, è stabile anche come singolo filamento, ma molto più "effimero" dato che viene degradato molto facilmente nelle cellule, cioè ha una "vita" molecolare breve.

T ... A CC G A **. T A G A T FIGURA 2 La doppia elica del DNA è disposta come una scala a pioli, formata da due filamenti di nucleotidi appaiati (i «montanti» della scala), legati al centro attraverso le basi azotate (i «pioli»). I singoli nucleotidi sono contraddistinti dalle sigle delle basi azotate che contengono.

Caratteristiche della doppia elica

Doppia elica del DNA Destrogira (come una vite comune) 2 solchi (maggiore e minore) tra le catene di desossiribosio e fosfato Basi azotate impilate nella parte interna

3 5 エ ー I- H C C N C N C 1 timina citosina C C C O= N N N-H Ȟ H H H H 1 1 H N N O C C H H C C legame idrogeno N C N C C N C N N N C C H H 5ºC 3' ossatura zucchero-fosfato PIRIMIDINA Distanza tra i due filamenti è costante se ho sempre coppie pirimidina-purina (le purine hanno un doppio anello e sono più ingombranti) Inoltre, la G può interagire solo con la C, mentra la A solo con la T, per cui le basi si trovano sempre accoppiate A-T e G-C PURINA adenina guanina CH3 0=C O N N

Sequenza dei nucleotidi

OGNI MOLECOLA DI DNA è PRATICAMENTE UGUALE COME STRUTTURA GENERALE: UN LUNGO FILAMENTO A DOPPIA ELICA QUELLA CHE CAMBIA DA UNA MOLECOLA ALL'ALTRA È LA SEQUENZA DEI NUCLEOTIDI, ED È PROPRIO LÌ CHE STA L'INFORMAZIONE, I DATA

T ... A CC G A **. T A G A T FIGURA 2 La doppia elica del DNA è disposta come una scala a pioli, formata da due filamenti di nucleotidi appaiati (i «montanti» della scala), legati al centro attraverso le basi azotate (i «pioli»). I singoli nucleotidi sono contraddistinti dalle sigle delle basi azotate che contengono.

Esempio: sequenza del DNA per l'emoglobina umana

ESEMPIO: LA SEQUENZA DEL DNA CHE SERVE PER COSTRUIRE L' EMOGLOBINA UMANA (SANGUE) ACATTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCATGGTGCATCTGACTCCTGA GGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCTGGGC AGGTTGGTATCAAGGTTACAAGACAGGTTTAAGGAGACCAATAGAAACTGGGCATGTGGAGACAGAGAAG ACTCTTGGGTTTCTGATAGGCACTGACTCTCTCTGCCTATTGGTCTATTTTCCCACCCTTAGGCTGCTGG TGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCTTTGGGGATCTGTCCACTCCTGATGCTGTTATGGG CAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCAAGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGCTCACCTGGAC AACCTCAAGGGCACCTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGATCCTGAGAACT TCAGGGTGAGTCTATGGGACGCTTGATGTTTTCTTTCCCCTTCTTTTCTATGGTTAAGTTCATGTCATAG GAAGGGGATAAGTAACAGGGTACAGTTTAGAATGGGAAACAGACGAATGATTGCATCAGTGTGGAAGTCT CAGGATCGTTTTAGTTTCTTTTATTTGCTGTTCATAACAATTGTTTTCTTTTGTTTAATTCTTGCTTTCT TTTTTTTTCTTCTCCGCAATTTTTACTATTATACTTAATGCCTTAACATTGTGTATAACAAAAGGAAATA TCTCTGAGATACATTAAGTAACTTAAAAAAAAACTTTACACAGTCTGCCTAGTACATTACTATTTGGAAT ATATGTGTGCTTATTTGCATATTCATAATCTCCCTACTTTATTTTCTTTTATTTTTAATTGATACATAAT CATTATACATATTTATGGGTTAAAGTGTAATGTTTTAATATGTGTACACATATTGACCAAATCAGGGTAA TTTTGCATTTGTAATTTTAAAAAATGCTTTCTTCTTTTAATATACTTTTTTGTTTATCTTATTTCTAATA CTTTCCCTAATCTCTTTCTTTCAGGGCAATAATGATACAATGTATCATGCCTCTTTGCACCATTCTAAAG AATAACAGTGATAATTTCTGGGTTAAGGCAATAGCAATATCTCTGCATATAAATATTTCTGCATATAAAT TGTAACTGATGTAAGAGGTTTCATATTGCTAATAGCAGCTACAATCCAGCTACCATTCTGCTTTTATTTT ATGGTTGGGATAAGGCTGGATTATTCTGAGTCCAAGCTAGGCCCTTTTGCTAATCATGTTCATACCTCTT ATCTTCCTCCCACAGCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGGCCCATCACTTTGGCAAAGAATTCA CCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTGGCCCACAAGTATCA CTAAGCTCGCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTGTTCCCTAAGTCCAACTACTAAACT GGGGGATATTATGAAGGGCCTTGAGCATCTGGATTCTGCCTAATAAAAAACATTTATTTTCATTGCAA

T ... A G A **. T A G A T FIGURA 2 La doppia elica del DNA è disposta come una scala a pioli, formata da due filamenti di nucleotidi appaiati (i «montanti» della scala), legati al centro attraverso le basi azotate (i «pioli»). I singoli nucleotidi sono contraddistinti dalle sigle delle basi azotate che contengono.

Bambini, mettete a posto il vostro DNA!

Formazione dei cromosomi

Nelle cellule eucariotiche normalmente il DNA si trova nel nucleo dove, associato a delle proteine, forma la cromatina. In preparazione della divisione cellulare, la cromatina si condensa di più e forma i cromosomi FIGURA 3).

doppia elica di DNA cromatina a perlecromatina ad anse spirali condensate

FIGURA 3 | vari gradi di condensazione del DNA. La semplice doppia elica (in alto) si avvolge attorno a proteine e viene progressivamente condensata, dando origine alla cromatina (al centro). L'ulteriore compattazione della cromatina porta alla formazione dei cromosomi (in basso), strutture molto ordinate e compatte che diventano visibili al microscopio ottico poco prima della riproduzione della cellula.

CROMOSOMA

1° 2° 3º 4º 5° DNA Nucleosoma Fibra da 30 nm Forma estesa del cromosoma Sezione condensata del cromosoma Cromosoma mitotico 2 S 2 mm 11 nm 30 nm ngyuvywww 300 nm 700 nm 1400 nm

Livelli di specializzazione del cromosoma

CROMOSOMA 5º livello di specializzazione La massima spiralizzazione forma il cromosoma

FIGURA 4 Poco prima della divisione del nucleo cellulare, i cromosomi appaiono formati da due «bastoncini» identici chiamati cromatidi (detti «fratelli»), uniti a livello del centromero.

I cromosomi hanno la forma di bastoncini e sono visibili al microscopio ottico. In certe fasi della riproduzione cellulare essi appaiono formati da due bastoncini, chiamati cromatidi, uniti in un punto centrale detto centromero FIGURA 4.

cromatidio centromero cromosoma

Cromosomi umani

CROMOSOMI UMANI IN UNA CELLULA RIPRODUTTIVA UMANA CI SONO 23 CROMOSOMI IN OGNI ALTRA CELLULA CI SONO INVECE IL DOPPIO DEI CROMOSOMI, CIOÈ 46, PERCHÈ DI OGNI CROMOSOMA SONO PRESENTI DUE COPIE (MADRE+PADRE)

E 1 2 3. 4 5 6 7 B 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X - 2 3 4 5 6 7 8 9 1D 11 12 13 14 15 16 17 18 19 x Y

DNA nelle cellule procariotiche

Anche nelle cellule procariotiche il DNA è organizzato, ma con una modalità in parte diversa Nelle cellule procariotiche il DNA è un'unica molecola, circolare (come un elastico) e forma il NUCLEOIDE (matassa senza involucro)

Superavvolgimento DNA double helix (coil) Axis DNA supercoil Coil Supercoil