La struttura chimica del DNA

Componenti chimici degli acidi nucleici 2-deossiribosio ( 2-deoxyribose ) ribosio purina adenina guanina pirimidina citosina uracile timina

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

5' 4' 1' g b a 3' 2'

Basi, nucleosidi e nucleotidi Base Nucleoside Nucleotide RNA DNA Adenina Adenosina Adenosina-5’-fosfato (Acido adenilico) AMP dAMP Guanina Guanosina Guanosina-5’-fosfato (Acido Guanilico) GMP dGMP Citosina Citidina Citidina-5’-fosfato (Acido citidilico) CMP dCMP Timina Timidina Timidina-5’-fosfato (Acido timidilico) dTMP Uracile Uridina Uridina-5’-fosfato (Acido uridilico) UMP

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

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

La struttura fisica del DNA

Protagonisti nella scoperta della struttura del DNA Linus Pauling (1901 - 1994) Rosalind Franklin (1920 - 1958) Maurice Wilkins (1916 - 2004) Francis Crick James Watson (1928 - ) Watson, Crick, Wilkins: Nobel 1962 Pauling: Nobel 1954 (struttura proteine)

Dati sulla struttura del DNA Le percentuali G=C e A=T Legami fosfodiesterici tra nucleotidi

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

Figura riportata nella pubblicazione originale di Watson e Crick Nature, Aprile 1953

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L’appaiamento delle basi implica la formazione di legami idrogeno H s u g a r citosina guanina N O H s u g a r C 3 timina adenina

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La struttura del DNA (B) Il DNA ha una forma ad elica regolare, diametro 20Å, passo 34Å Legami idrogeno tra le basi L'impilamento delle basi è determinato da interazioni idrofobiche Ogni coppia è ruotata di 36° Solchi maggiore (22Å) e minore (12Å) Avvolgimento in senso orario (elica destrorsa)

It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.

Il modello a doppia elica di Crick e Watson suggerisce un meccanismo di replicazione

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Strutture alternative del DNA

Gli acidi nucleici possono formare vari tipi di doppia elica

Gli acidi nucleici possono formare vari tipi di doppia elica Coppie di basi per giro Rotazione tra due basi Diametro B 10 (10,4) 36 (34,6) 20 (19) A 11 32,7 23 Z 12 -30 18

Strutture superiori del DNA

DNA superavvolto negativamente DNA circolare con superavvolgimento = 0

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Il superavvolgimento negativo DNA superavvolto negativamente Il superavvolgimento negativo può convertirsi nella separazione locale dei due filamenti

separazione dei filamenti (denaturazione di regioni ricche in A+T) struttura Z (in corrispondenza di regioni di alternanza Pu/Py) strutture cruciformi (in corrispondenza di palindromi)

Superavvolgimento del DNA Positivo = DNA superspiralizzato Negativo = DNA sottospiralizzato