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Esperto prof. Ciro Formica Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it, wikipedia.it, unibs.it, unisi.it,

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1 esperto prof. Ciro Formica Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it, wikipedia.it, unibs.it, unisi.it, unina.it, uniroma2.it, nih.gov, zanichelli.it, sciencemag.org, ncbi.gov

2 2 Nucleotidi Esteri fosforici di un nucleoside formati dalla funzione alcolica –OH di un pentoso (ribosio o deossiribosio) esterificata con una o più molecole di acido fosforico + legame N-glicosidico con una base azotata (purina o pirimidina). Il termine “estere” viene in genere usato per indicare gli esteri  alcol+acidi organici, ma si estende anche agli esteri  alcol+ acidi inorganici EsempiProdotto finale Acido+Base forte  Sale CH 3 -COOH + NaOH  CH 3 -COO-NaAcetato di sodio Acido organico+alcol  Estere organico CH 3 -COOH + CH 3 CH 2 -OH  CH 3 -COO-CH 2 CH 3 Acetato di etile Acido inorganico+alcol  Estere inorganicoAcido fosforico + etanoloFostato di etile Viene eliminata una molecola di H 2 O come nelle condensazioni

3 3 ADENINA In posizione 6: NH 2 GUANINA In posizione 2: NH 2 In posizione 6: C=O CITOSINA In posizione 6: NH 2 In posizione 4: C=O TIMINA In posizione 1: CH 3 In posizione 4 e 6: C=O URACILE In posizione 4 e 6: C=O

4 Zuccheri: ribosio e deossiribosio 4 Numerazione degli zuccheri: in senso orario da 1’ a 5’, I primi 4 carboni sull’anello, il 5 fuori dall’anello. Nel DEOSSIRIBOSIO manca un atomo di OSSIGENO in posizione 2’

5 5 Il legame tra il ribosio C5’ e il fosfato è un processo di ESTERIFICAZIONE, che avviene tra un gruppo acido (fosfato) e un ossidrile (del ribosio), con eliminazione di una molecola di H 2 O. Il legame tra ribosio C1’ e base azotata avviene con l’azoto N9.

6 6 Percentuale di basi azotate nei DNA di varie specie Negli acidi nucleici solo radioattività da 32 P Dati di Franklin Dati di Chargaff Dati di Pauling Distanza tra 2 eliche2 nm In caso di legame purina-purina > 2 nmi filamenti formano una spirale, come per le proteine In caso di legame pirimidina-pirimidina < 2 nm appaiamentoA-T (31%) G-C (19%) AGCTA/TG/CA+G/ C+T %G+ C Uomo31,019,118,431,50,981,041,0037,5 Topo28,621,421,728,41,010,991,0043,1 Drosophila27,322,5 27,60,991,000,9945,0 Mais25,624,524,625,31,011,00 49,9 E. coli26,024,925,223,91,090,991,0450,1

7 7 Da sinistra: Francis Crick e James Watson nel 1953 davanti al modello di doppia elica

8 oltre l’80% di DNA nelle cellule eucariotiche è organizzato sotto forma di nucleosomi ripetuti ognuno dei quali consiste di 200 bp di DNA associate ad un ottametro definito “core” istonico (H2A, H2B, H3, H4) ed un istone “linker” H1. L’ottamero è organizzato in: tetramero H3 2 -H4 2 posto al centro del NUCLEOSOMA + 2 eterodimeri H2A, H2B attorno al tetramero. Gli istoni hanno p.m kD, H3 e H4 sono conservati dall’evoluzione. Il DNA è organizzato intorno agli istoni con superelica sinistrorsa, 1,65 giri e bp.

9 proprietàFilamento guida (leading strand) Filamento ritardo (lagging strand) Aggiunta nucleotidi continua (concorde alla forcella) discontinua (opposta alla forcella) Direzione 5’  3’ Okazaki nucleotidiX Primer (innesco) sintetizzato da RNA primasi XX Punto di attacco uniconumerosi Telomeri 5’-TTAGGG3’X DNA polimerasi proofreading 9 Sul filamento ritardo non si completa l’ultimo frammento di Okazaki, perciò il cromosoma tende ad accorciarsi, ma i TELOMERI, brevi sequenze alle estremità dei cromosomi 5’- TTAGGG3’, proteggono dall’accorciamento, ma solo per duplicazioni cellulari, finché la cellula va in APOPTOSI e muore. Lò’enzima TELOMERASI sintetizza il DNA telomerico perso durante la duplicazione.

10 AttivitàAzione svolta ElicasiSrotola l'elica e taglia i legami a idrogeno tra le basi complementari. Primasi Sintesi di una piccola catena ribonucleotidica che fa da innesco o primer (lunghezza 9-10 nucleotidi) necessaria per promuovere l’aggiunta di altri nucleotidi. Polimerasi Aggiunta di 1 nucleotide per volta al 3' OH della catena in accrescimento Ligasi Unisce i frammenti neosintetizzati (dopo la rimozione enzimatica degli RNA-primer). Nucleasi Corregge gli eventuali errori nell'aggiunta dei nucleotidi Nelle nostre cellule la frequenza di errori nell'incorporazione delle basi è minima, dell'ordine di (un errore ogni miliardo – uno ogni 10 miliardi di basi), 10.

11 11 Le molecole di DNA in un gradiente di densità ottenuto centrifugando a lungo una soluzione di CsCl galleggiano al punto del gradiente che corrisponde alla loro densità. Per distinguerle, le eliche nuove venivano marcate con 14 N (azoto leggero meno denso), le vecchie con 18 N (pesante, più denso). Dopo la centrifugazione apparivano dei picchi di densità distinti  modalità semiconservativa, cioè che ogni doppia elica formata da un’emielica vecchia e una nuova. Conclusioni: dopo 2 replicazioni spariscono le eliche “pesanti” e si trovano solo le leggere  la replicazione è semiconservativa. filamento lento (laggng) e filamento guida (leading)

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13 13 Se il tRNA contiene una Inosina nell’anticodone in wobble il tRNA può leggere codoni nel mRNA che hanno A, U oppure C nella terza posizione. Nella figura è rappresentato l’esempio della Glicina (Gly) tRNA

14 Regolazione trascrizione nei procarioti- gli operoni Triptofano. Componenti: operatore (con repressore e co-repressore), promotore, gene regolatore. I geni strutturali dell’operone triptofano (corepressore) codificano per gli enzimi che catalizzano la sua sintesi. Quando il triptofano è presente, non è necessario produrlo: il repressore si lega all’operatore e la trascrizione è bloccata. Il fine è esprimere oppure no il prodotto finale triptofano Lattosio. Componenti: operatore (con induttore), promotore, gene regolatore I geni strutturali dell’operone lattosio (induttore) codificano per gli enzimi per la sua demolizione. Quando è presente il lattosio, il repressore libera l’operatore e la trascrizione è attivata. Il fine è esprimere oppure no il prodotto finale lattosio

15 15 Splicing: eliminare gli introni lasciando solo gli esoni (porzioni codificanti), poi riassemblare gli esoni. Il fine del differenziamento cellulare è la regolazione genica differenziale, cioè esprimere le proteine (proteoma) che interessano un dato tessuto, organo o apparato

16 16 Bacilli La crescita batterica è esponenziale: dopo n generazioni ci saranno 2 n batteri. Esempio in 20 generazioni (circa 3 giorni)  2 20 = batteri

17 17 DNA stampo 1° ciclo2° ciclo3° ciclo 2 copie4 copie8 copie

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