James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE Zanichelli Benjamin Lewin,

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1 James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE Zanichelli Benjamin Lewin, Jocelyn E. Krebs, Elliott S. Goldstein, Stephen T. Kilpatrick Il gene - Seconda edizione compatta 2011 Zanichelli Amaldi - Benedetti - Pesole – Plevani BIOLOGIA MOLECOLARE Seconda edizione Casa Editrice Ambrosiana

2 Corso Integrato Biologia Molecolare e Bioinformatica 9CFU Modulo Biologia Molecolare (prof. Loreni) 6CFU Modulo Bioinformatica (prof. Morozzo Della Rocca) 3CFU Valutazione complessiva Voto finale: media pesata tra i voti nei due moduli Valutazione modulo Biologia Molecolare 4 test in itinere (programma parziale) + test finale su tutto il programma Laboratorio: relazione con idoneità (necessaria per la valutazione) Opzionale: test di recupero di uno dei 4 test in itinere Voto finale: media dei voti dei test (il test finale vale doppio) Percorso alternativo (sconsigliato) : orale finale su tutto il programma

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4 Definizioni Acidi nucleici: Gene: Genoma: molecole che codificano l’informazione genetica. DNA, RNA segmento di DNA che codifica per una catena polipeptidica insieme delle sequenze di DNA di un organismo

5 Biologia Molecolare In che modo viene conservato il materiale genetico? Come viene decodificata l’informazione contenuta nel materiale genetico?

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7 Friedrich Miescher (1844-1895) The laboratory located in the vaults of an old castle where Miescher isolated nuclein (1879)

8 Levene working in the lab Levene's laboratory with some of his students (1909). «La natura chimica dei geni è sconosciuta. Essi sono probabilmente proteine, perché gli acidi nucleici consistono di (pochi) blocchi di tetranucleotidi (Levene 1930). Questa struttura semplice li rende improbabili candidati come portatori della grande quantità di informazioni necessarie per agire come geni.»

9 Strutture del tetranucleotide proposte nel 1935 da Takahashi da Levene e Tips

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11 S R R S ceppo S ucciso al calore vive muore Esperimento di "trasformazione" batterica: Griffith, 1929 Pneumococco (Streptococcus pneumoniae)

12 Un principio “trasformante” converte il ceppo R in S

13 Oswald Avery at work in the laboratory, around 1930

14 Trasformazione di pneumococchi mutanti R in tipo S mediante estratto cellulare

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16 Alfred Hershey and Martha Chase (1953)

17 L'esperimento del "frullatore” - Hershey e Chase, 1952 lisi La progenie fagica contiene il 30 % del P 32 e < 1% del S 35 Fagi marcati con P 32 nel DNA e con S 35 nelle proteine infettano i batteri frullatore I capsidi fagici contengono l'80 % del S 35 mentre i batteri infettati contengono il 70 % del P 32

18 B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007

19 La struttura chimica del DNA

20 2-deossiribosio ( 2-deoxyribose ) ribosio purinaadeninaguaninapirimidina citosina uracile timina Componenti chimici degli acidi nucleici

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22 Basi, nucleosidi e nucleotidi

23 (Pirimidina) 3'- monofosfato (Purina) 5'- monofosfato I nucleotidi possono portare il gruppo fosfato in posizione 5' o 3'

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25    1' 2' 3' 4' 5'

26 Basi, nucleosidi e nucleotidi BaseNucleosideNucleotideRNADNA AdeninaAdenosina Adenosina-5’-fosfato (Acido adenilico) AMPdAMP GuaninaGuanosina Guanosina-5’-fosfato (Acido Guanilico) GMPdGMP CitosinaCitidina Citidina-5’-fosfato (Acido citidilico) CMPdCMP TiminaTimidina Timidina-5’-fosfato (Acido timidilico) dTMP UracileUridina Uridina-5’-fosfato (Acido uridilico) UMP

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28 B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007

29 Erwin Chargaff Per primo misurò accuratamente la percentuale dei quattro nucleotidi nel DNA

30 Organismo Escherichia coli Mycobact. tuberc. Lievito Bue Maiale Uomo A 26.0 15.1 31.7 29.0 29.8 30.4 G 24.9 34.9 18.3 21.2 20.7 19.9 C 25.2 35.4 17.4 21.2 20.7 19.9 T 23.9 14.6 32.6 28.7 29.1 30.1 A/T 1.08 1.03 0.97 1.01 1.02 1.01 G/C 0.99 1.05 1.00 G+C 50.1 70.3 35.7 42.4 41.4 39.8 Py/Pu 1.04 1.00 1.01 Composizione in basi del DNA di varie specie

31 La struttura fisica del DNA

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33 Linus Pauling (1901 - 1994) Rosalind Franklin (1920 - 1958) Maurice Wilkins (1916 - 2004) Francis Crick (1916 - 2004) James Watson (1928 - )

34 Diffrazione dei raggi X di fibre di DNA Franklin R.E. & Gosling R., 1953 configurazione B Wilkins M.H.F., 1956 configurazione A