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1 CAPITOLO 4 STRUTTURA E REPLICAZIONE DEL MATERIALE GENETICO LIGUORI EDITORE.

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1 1 CAPITOLO 4 STRUTTURA E REPLICAZIONE DEL MATERIALE GENETICO LIGUORI EDITORE

2 2 Questa opera è protetta dalla Legge sul diritto dautore (Legge n. 633/1941: Tutti i diritti, in particolare quelli relativi alla traduzione, alla citazione, alla riproduzione in qualsiasi forma, alluso delle illustrazioni, delle tabelle e del materiale software a corredo, alla trasmissione radiofonica o televisiva, alla registrazione analogica o digitale, alla pubblicazione e diffusione attraverso la rete Internet sono riservati, anche nel caso di utilizzo parziale. La riproduzione di questa opera, anche se parziale o in copia digitale, è ammessa solo ed esclusivamente nei limiti stabiliti dalla Legge ed è soggetta allautorizzazione scritta dellEditore. La violazione delle norme comporta le sanzioni previste dalla legge. Il regolamento per luso dei contenuti e dei servizi presenti sul sito della Casa Editrice Liguori è disponibile al seguente indirizzo: Lutilizzo in questa pubblicazione di denominazioni generiche, nomi commerciali e marchi registrati, anche se non specificamente identificati, non implica che tali denominazioni o marchi non siano protetti dalle relative leggi o regolamenti. Liguori Editore - I Napoli © 2008 by Liguori Editore, S.r.l. Tutti i diritti sono riservati Prima edizione italiana Settembre 2008 Barcaccia, Gianni : Genetica e genomica. Vol. I. Genetica generale/Gianni Barcaccia, Mario Falcinelli Napoli : Liguori, 2008 ISBN – 207 – DNA ed ereditarietà 2. Mappe genetiche I. Titolo Aggiornamenti

3 3 4.2 SCOPERTA DELLA TRASFORMAZIONE BATTERICA: ESPERIMENTI DI GRIFFITH Figura 4.1 Esperimenti di Griffith sulla trasformazione batterica (da: R.J. Brooker 1999, modificata).

4 4 Figura 4.2 Protocollo sperimentale seguito da Avery, MacLeod e McCarty per identificare il principio trasformante. 4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

5 5 4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY Figura 4.3A Esperimenti di Avery, MacLeod e McCarty per identificare il principio trasformante.

6 6 Figura 4.3B Esperimenti di Avery, MacLeod e McCarty per identificare il principio trasformante. 4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

7 7 Figura 4.3C Esperimenti di Avery, MacLeod e McCarty: trattamenti con RNasi e DNasi (da: P.J. Russell 1998, modificata). 4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

8 8 QUADRO 4.1 – TRASFORMAZIONE BATTERICA 4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY Figura 4.4 Trasformazione genetica di una cellula batterica di tipo R mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S (da: P.J. Russell 1998, modificata).

9 9 Figura 4.5 Esperimento di Hershey-Chase. 4.4 DNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI HERSHEY E CHASE

10 10 Figura 4.6A Struttura del batteriofago T2 e fotografia al microscopio elettronico (da: R.J. Brooker 1999, modificata). QUADRO 4.2 – FAGI (O BATTERIOFAGI) 4.4 DNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI HERSHEY E CHASE

11 11 Figura 4.6B Ciclo biologico del batteriofago T2 (da R.J. Brooker 1999, modificata). 4.4 DNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI HERSHEY E CHASE QUADRO 4.2 – FAGI (O BATTERIOFAGI)

12 12 Tabella 4.1 Esempi di virus a DNA e RNA. 4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

13 13 Figura 4.7 (A) Struttura del virus del mosaico del tabacco (TMV); (B) sintomatologia a livello fogliare in tabacco. 4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

14 14 Figura 4.8 Esperimento di Gierer e Schramm. 4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

15 15 Figura 4.9 Esperimento di Fraenkel–Conrat e Singer (da: P.J. Russell 1998, modificata). 4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

16 16 Figura 4.10 Componenti dei nucleotidi nel DNA e nellRNA: gruppo fosfato, zuccheri pentosi e basi azotate. 4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

17 17 Figura 4.11a Struttura dei nucleotidi e legami chimici tra gli elementi costitutivi. 4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

18 18 Figura 4.11b Esempi di nucleosidi monofosfati, difosfati e trifosfati della timidina e delladenosina. 4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

19 19 Tabella 4.2 Nomenclatura delle basi azotate e dei nucleosidi e nucleotidi che costituiscono il DNA e lRNA. 4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

20 20 Figura 4.12 Tipi di nucleotidi presenti nel DNA. 4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

21 21 Tabella 4.3 Composizione in basi azotate del DNA di vari organismi. 4.7 RICERCHE DI CHARGAFF, FRANKLIN E WILKINS

22 22 Figura 4.13 Fotografia 51 della diffrazione ai raggi X ottenuta con il DNA. 4.7 RICERCHE DI CHARGAFF, FRANKLIN E WILKINS

23 23 Figura 4.14 Filamento singolo di DNA contenente quattro nucleotidi (da: R.J. Brooker 1999, modificata). 4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

24 24 Figura 4.15 Appaiamento specifico tra basi azotate puriniche e pirimidiniche. 4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

25 25 Figura 4.16 Struttura a doppia elica del DNA. 4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

26 26 Figura 4.17 Struttura molecolare e modello spaziale del DNA. 4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

27 27 Figura 4.18 (A) Campioni di DNA e RNA separati mediante elettroforesi; (B) curva di assorbanza di un campione di acidi nucleici. QUADRO 4.3 – ANALISI ELETTROFORETICA E SPETTROFOTOMETRICA DEGLI ACIDI NUCLEICI 4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

28 28 Figura 4.19 Struttura di un filamento polinucleotidico di RNA (da: R.J. Brooker 1999, modificata). 4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

29 29 Figura 4.20 Modelli di replicazione del DNA. 4.9 MODELLI DI REPLICAZIONE DEL DNA

30 30 Figura 4.21 Esperimenti di Taylor e collaboratori in Vicia faba: risultati riguardanti la replicazione del DNA cromosomico e loro interpretazione ESPERIMENTI DI TAYLOR, WOODS E HUGES

31 31 Figura 4.22 Esperimenti di Meselson e Stahl (da: P.J. Russell 1998, modificata) ESPERIMENTI DI MESELSON E STAHL

32 32 Figura 4.23 Fondamento strutturale della replicazione del DNA secondo il modello semiconservativo e semidiscontinuo. CONCETTI CHIAVE 4.11 ESPERIMENTI DI MESELSON E STAHL

33 33 Figura 4.24 Rappresentazione schematica di una unità di replicazione o replicone REPLICAZIONE DEL DNA

34 34 Figura 4.25 (A) Replicazione bidirezionale del DNA di un cromosoma batterico circolare; (B) replicazione bidirezionale del DNA di un cromosoma eucariotico lineare REPLICAZIONE DEL DNA

35 35 Figura 4.26 Replicazione del DNA: meccanismo di azione della DNA polimerasi REPLICAZIONE DEL DNA

36 36 Figura 4.27 Esperimento di Kornberg: sintesi in vitro del DNA ESPERIMENTI DI KORNBERG E TIPI DI DNA POLIMERASI

37 37 Tabella 4.4 Caratteristiche strutturali e funzionali delle DNA polimerasi di batteri (E. coli) ESPERIMENTI DI KORNBERG E TIPI DI DNA POLIMERASI

38 38 Figura 4.28 Forma ad X proposta per il DNA in fase di replicazione e forma ad Y realmente osservata durante la replicazione del DNA MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

39 39 Figura 4.29 Fotografia al microscopio elettronico di molecole di DNA lineare di un batteriofago in replicazione: forma ad occhiello caratteristica della fase iniziale della replicazione e struttura a forma di Y prodotta nelle fasi successive della replicazione MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

40 40 Figura 4.30 Replicazione semidiscontinua del DNA: la sintesi avviene in modo continuo per un filamento (guida) mentre per laltro filamento avviene a tratti (tardivo) MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

41 41 Figura 4.31 Replicazione bidirezionale del DNA con sintesi continua nel filamento guida e discontinua nel filamento tardivo (da: P.J. Russell 1998, modificata) MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

42 42 Figura 4.32 Formazione della forcella e avvio del processo di replicazione MECCANISMO DI REPLICAZIONE DEL DNA: REPLICAZIONE DEL CROMOSOMA CIRCOLARE NEI PROCARIOTI

43 43 Figura 4.33 Rappresentazione schematica del processo di replicazione del DNA in E. coli (da: D.P. Snustad e M.J. Simmons 2000, modificata) MECCANISMO DI REPLICAZIONE DEL DNA: REPLICAZIONE DEL CROMOSOMA CIRCOLARE NEI PROCARIOTI

44 REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI Tabella 4.5 Tipi e caratteristiche delle DNA polimerasi eucariotiche (mammiferi e lieviti).

45 45 Figura 4.34a Processo di replicazione dei cromosomi eucariotici distinto in relazione a momenti successivi della fase S del ciclo cellulare REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI

46 46 Figura 4.34b Fotografia al microscopio elettronicodi una molecola di DNA di Drosophila melanogaster che mostra molteplici origini della replicazione REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI

47 47 Figura 4.35 Azione enzimatica delle telomerasi ai fini della replicazione delle sequenze terminali dei cromosomi (da: R.J. Brooker 1999, modificata) REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI

48 48 Tabella 4.6 Confronto fra repliconi batterici ed eucariotici REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI

49 MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DNA Figura 4.36 Meccanismo di riparazione del DNA per mezzo della DNA N–glicosilasi e dellendonucleasi AP (da: J.R. Brooker 1999, modificata).

50 MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DNA Figura 4.37 Riparazione del DNA per ricombinazione (da: R.J. Brooker 1999, modificata).


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