Il DNA: Proprietà, Replicazione, Trascrizione e Codice Genetico

Il DNA

Il DNA è la più grande molecola naturale presente negli esseri viventi Nel DNA sono scritte e conservate le informazioni che riguardano la nostra identità fisica Le informazioni che riguardano la nostra identità fisica, scritte per sempre nelle molecole di DNA, le riceviamo dalle molecole id DNA dei nostri genitori al momento del concepimento e che costituiscono il nostro PATRIMONIO EREDITARIO

La struttura del DNA

G 0

Componenti del DNA

A CES G T 5 UN FILAMENTO DI DNA è una successione di nucleotidi Una molecola di ACIDO FOSFORICO Lo zucchero DESOSSIRIBOSIO Una BASE AZOTATA NUCLEOTIDE unità fondamentale del DNA

Le basi azotate

Le BASI AZOTATE sono 4 A T ADENINA TIMINA CC 6 CITOSINA GUANINA Le basi hanno forme complementari a due a due perciò si possono formare solo coppie obbligate: A-T e C-G

A T C 6 6 C T A C G Il DNA è costituito da 2 filamenti uniti per mezzo delle BASI AZOTATE complementari. A - T C - G

Struttura a scala del DNA

Schematizzando: il DNA è assimilabile ad una scala in cui i corrimano (neri) sono formati dall'acido fosforico e dallo zucchero e i pioli dalle coppie di basi affrontate E La scala è poi avvolta a spirale a formare una struttura simile ad una scala a chiocciola. Tale struttura è chiamata ad alfa - elica

Il codice genetico

Il linguaggio con cui le informazioni sono scritte nel DNA

I geni

I GENI Ogni gene è una porzione del DNA che compone un cromosoma. capelli ricci occhi azzurri naso a patata carnagione chiara X

Ogni gene è una porzione del DNA che compone un cromosoma. TJA G DC gene A T T A cromosoma C C T A G citosina timina adenina guanina Le lettere che identificano i quattro nucleotidi A, C, G e T sono l'alfabeto usato dalle cellule per scrivere le istruzioni genetiche ereditarie.

T 4 G G T A T G 1 E T G Poiché I DUE CORRIMANO DELLA DOPPIA ELICA (ZUCCHERO E FOSFORO) sono sempre uguali, quello che caratterizza il DNA sono le BASI AZOTATE. A fenilalanina Д Д G istidina CC G G glicina G T Ogni 3 basi (TRIPLETTA) costituisce l'informazione per 1 aminoacido (molecola che forma le proteine)

tripletta Al UGAAG ALG CGCA UUGUAA proteina amminoacido TUTTA LA SUCCESSIONE DI TRIPLETTE CHE SERVONO PER COSTRUIRE UNA PROTEINA (cioè una catena precisa di aminoacidi) si chiama GENE Il GENE è l'insieme di triplette che CODIFICANO una determinata proteina.

Proprietà del DNA

Grazie a questa struttura il DNA possiede alcune proprietà uniche:

• Ha la capacità di costruire una copia esatta di se stesso (REPLICAZIONE)
• Ha la capacità di copiare le informazioni in esso contenute (TRASCRIZIONE) su un'altra molecola, I'RNA (Acido RiboNucleico) messaggero, che provvederà secondo le istruzioni ricevute, alla sintesi delle proteine (TRADUZIONE)

Il codice genetico e le triplette

IL CODICE GENETICO Combinando in tutti i modi possibili le 4 basi in gruppi di 3 (triplette) si ottengono 64 combinazioni diverse LE 64 TRIPLETTE COSTITUISCONO IL CODICE GENETICO Poiché le triplette sono 64 e gli aminoacidi solo 20, ne consegue che più triplette codificheranno lo stesso aminoacido.

NH2 O NH2 0 C .C NO C-H HN CH CH HC .C- N 'N H ADENINA GUANINA CITOSINA URACILE UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UCU Cys UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys UUA Leu UCA Ser UAA Stop UGA Stop UUG Leu UCG Ser UAG Stop UGG Trp CUU Leu CCU Pro CAU His CGU Arg CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg CUA Leu CCA Pro CAA Gin CGA Arg CUG Leu CCG Pro CAG Gin CGG Arg AUU lle ACU Thr AAU Asn AGU Ser AUC lle ACC Thr AAC Asn AGC Ser AUA lle ACA Thr AAA Lys AGA Arg AUG Met ACG Thr AAG Lys AGG Arg GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly GUC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly GUA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly GUG Val GCG Ala GAC Glu GGC Gly C C. NO C-N H-N C-H H2N-Ce .C C-H 0=C_ CH 2 -I H H N N N C-N Il codice genetico

I cromosomi

IL DNA FORMA I CROMOSOMI che contengono tutte le informazioni per la costruzione di un nuovo organismo. 1 I CROMOSOMI sono contenuti nel nucleo di ciascuna cellula e sono in numero tipico, per ogni specie. Nella specie umana sono 46 (23 coppie perché i cromosomi sono uguali a due a due). Mappa Cromosomica Femminile Mappa Cromosomica Maschile BB BA 7 .. .. . 8 46 .. .. K XY Xx

Cromatina e visibilità dei cromosomi

Al microscopio il nucleo della cellula appare pieno di un groviglio di filamenti che costituiscono la CROMATINA. I CROMOSOMI sono visibili, come bastoncini, solo quando la cellula sta per dividersi in quanto la cromatina si spiralizza. La coppia di cromosomi sessuali maschili, XY, fotografati al microscopio elettronico a scansione. cellula cromosoma nucleo

I cromosomi e la replicazione cellulare

I CROMOSOMI E LA REPLICAZIONE CELLULARE (duplicazione) Le cellule si dividono in SOMATICHE e SESSUALI Quando le cellule si RIPRODUCONO tutti gli organelli devono duplicarsi, anche i CROMOSOMI +Le CELLULE SOMATICHE si dividono per MITOSI ·Le CELLULE SESSUALI si dividono per MEIOSI

Mitosi

MITOSI Il DNA raddoppia divisione cellulare Cellula con una coppia di cromosomi omologhi LA MITOSI DA 1 CELLULA SE NE OTTENGONO 2 UGUALI, CON LO STESSO NUMERO DI CROMOSOMI DELLA CELLULA DI PARTENZA.

Meiosi

MEIOSI Il DNA raddoppia - prima divisione cellulare seconda divisione cellulare Cellula con una coppia di cromosomi omologhi 1 DA 1 CELLULA SI OTTENGONO 4 CELLULE CON LA META' DEI CROMOSOMI. La prima divisione è una MITOSI ma i cromosomi, prima di dividersi nelle due cellule, si scambiano dei segmenti (CROSSING OVER). Nella seconda divisione i due cromosomi si separano senza duplicarsi (ma non sono identici ai cromosomi di partenza perché hanno subito il crossing over.

La replicazione o duplicazione del DNA

Quando la cellula è pronta a riprodursi, per prima cosa duplica il proprio DNA creandone una copia. 1 i due filamenti della doppia elica del DNA si separano 3 si ottengono due doppie eliche che sono identiche a quella originaria 2 i nucleotidi liberi vanno a legarsi con quelli complementari su ciascun filamento · l'adenina A può legarsi soltanto con la timina T (e viceversa) · la guanina G può legarsi soltanto con la citosina C (e viceversa)

Duplicazione semi-conservativa

Regione di doppia elica di DNA originale Regione in fase di duplicazione: nuovi nucleotidi si stanno appaiando a quelli del filamento che funge da stampo Regione in cui la duplicazione è completata Filamento Nuovo stampo filamento Doppia elica figlia Filamento Nuovo stampo filamento Doppia elica figlia La duplicazione del DNA (o replicazione) è semi-conservativa, 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.

Stadi della duplicazione del DNA

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.