RNA nucleotidi polimerizzazione filamento singolo traduzione proteine differenze e analogie

Gli acidi nucleici polinucleotidi nucleotidi - sono dei polinucleotidi cioè dei polimeri biologici formati da un numero variabile di unità strutturali ovvero i nucleotidi; DNA RNA - sono 2: DNA (acido deossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico); conservazione trasferimentoinformazione genetica - le loro funzioni sono quelle di conservazione e trasferimento dell’informazione genetica

DNA - Un po’ di storia… Le funzioni 1869 – Miescher identifica per la prima volta il DNA 1928 – Griffith: principio trasformante in grado di trasmettere delle caratteristiche tra le cellule viventi – esperimenti sullo Pneumococco nei topi – Avery: il principio trasformante è il DNA – metodo del frazionamento cellulare 1952 – Hershey e Chase: il materiale genetico è il DNA – esperimenti con fagi radioattivi

DNA - Un po’ di storia… La struttura: qualche indizio 1950 – Chargaff: la concentrazione di A è uguale a T e quella di G è uguale a C 1952 – Pauling: descrive la struttura ad elica-  delle proteine

1952 Diffrazione dei raggi X (Franklin e Wilkins) Le immagini ottenute sono compatibili con una struttura elicoidale. Immagine ottenuta da R. Franklin nel 1952.

1953 Watson & Crick: un’elica da Nobel Per approfondire: James D. Watson (1968): “La doppia elica”

La struttura del DNA Polimero elicoidale composto da due filamenti complementari antiparalleli. Il monomero di base è il nucleotide.

I nucleotidi base zucchero fosfato nucleoside

I nucleotidi: desossiribosio desossiribosio O CH 2 OH H H H H H HO desossizucchero (manca un O in C-2) aldopentoso in forma ciclica (emiacetale)

I nucleotidi: gruppo fosfato e desossiribosio desossiribosioacido fosforico O CH 2 OH H H H H H HO OH O P O OH H legame estereo

I nucleotidi: basi azotate PURINE adenina (A) N N C C N N C C C C C C N N N N C C H H N N H2H2 H H N N C C N N C C C C C C N N N N C C H H O H H N N H2H2 guanina (G) O citosina (C) timina (T) PIRIMIDINE N N C C N N C C C C C C H H O O O CH 3 H H H H N N C C N N C C C C C C H H N N H2H2 H H H H

I nucleotidi: desossiribosio e basi azotate desossiribosio base azotata O CH 2 OH H H H H H HO N N H legame N-glicosidico

I nucleotidi: polimerizzazione (struttura primaria) O Questa reazione è catalizzata dall’enzima DNA-polimerasi gruppi acidi L’elica polimerizza sempre in direzione 5’-3’ legame estereo La catena è un fosfopoliestere confronto con catena poliammidica

I nucleotidi: precursori X nucleoside trifosfato pirofosfato nucleotide idrolisi X Le reazioni di idrolisi forniscono l’energia necessaria per la polimerizzazione

La doppia elica (struttura secondaria) Le catene si uniscono grazie all’appaiamento delle basi: A con T A con T G con C G con C Le coppie sono unite da legami a idrogeno: 2 tra A e T 3 tra G e C Il rapporto (A+T)/(G+C) è specie specifico. All’aumento % di G+C corrisponde un aumento della resistenza della doppia elica alla denaturazione termica. L’informazione genetica è codificata dalle sequenze di nucleotidi.

Replicazione e trascrizione La struttura a doppia elica consente una replicazione del DNA di tipo semiconservativo La nuova molecola di RNA viene trascritta su un singolo filamento di DNA

RNA base zucchero fosfato lo zucchero è il RIBOSIO l’URACILE sostituisce la timina il filamento è SINGOLO Legami idrogeno La formazione dell’RNA è catalizzata dall’enzima RNA-polimerasi.

RNA: ribosio ribosio O CH 2 OH H H H H HO desossiribosio O CH 2 OH H H H H H HO

I nucleotidi: basi azotate uracile (U) N N C C N N C C C C C C H H O N O CH 3 H H H H N N C C N N C C C C C C H H O O O H H H H H timina (T) RNA DNA

DNA e RNA altre differenze il numero di nucleotidi per filamento è molto più basso nell’RNA (qualche centinaio) che nel DNA (es: il gene della  -globina umana è formato da 2010 nucleotidi) il DNA si trova solo nel nucleo, mentre l’RNA si trova anche nel citoplasma l’RNA è di 3 tipi diversi: messaggero (mRNA), di trasporto (tRNA) e ribosomiale (rRNA)

DNA, RNA e sintesi proteica nucleo citoplasm a DNA mRNA in trascrizone tRNA con amminoacido rRNA (ribosoma) mRNA in traduzione Polipeptide in fase di formazione APPROFONDIMENTI: L’ingegneria genetica, le biotecnologie, gli OGM APPROFONDIMENTi: La mappatura del genoma umano

LABORATORIO: estrazione del DNA dalla frutta 2) MATERIALI: un becher da 500 ml e uno da 100 ml due becher graduati da 200 ml cilindro graduato da 100 ml provette trasparenti un imbuto due casseruole per bagnomaria carta da filtro un termometro una bilancia di precisione una rastrelliera portaprovette un contagocce un orologio coltello e forchetta un piatto di carta cucchiaini agitatori filo di ferro un kiwi sale da cucina 50 ml di etanolo detergente ghiaccio, acqua calda, acqua fredda 3) PROCEDIMENTO: raffreddare il metanolo preparare soluzione per estrazione DNA prelevare polpa dal frutto mettere la polpa sminuzzata nella soluzione immergere il contenitore a bagnomaria a 60° passare il becher a bagnomaria freddo filtrare in una provetta aggiungere etanolo freddo formazione di un precipitato 4) (FACOLTATIVO) PURIFICAZIONE DALLE PROTEINE OSSERVAZIONE AL MICROSCOPIO ELETTROFORESI 1) OBBIETTIVI: estrarre il DNA da cellule vegetali e osservare che conoscendone le caratteristiche chimiche è possibile renderlo visibile ad occhio nudo

“…andammo a far colazione ripetendoci l’un l’altro che una struttura così bella e geniale non poteva non esistere.” J.D. Watson: La doppia elica. 1968