Le basi molecolari dell’eredità: il DNA

1869: Miescher isola dal nucleo la nucleina Spermatozoo e cellula uovo hanno quantità di nucleina molto diverse 1890: nucleina = acido nucleico

Struttura del DNA

Regole di Chargaff La idrolisi del DNA mostra che il 50% delle basi è costituito da purine e l’altro 50% da pirimidine. In particolare: Il numero di Adenine (A) è uguale al numero di Timine (T) Il numero di Guanine (G) è uguale al numero di Citosine (C) (A + G) / (C + T) = 1 A / T = 1 G / C = 1 (A + T) / (C + G) = variabile

Modello di Watson e Crick La molecola di DNA consiste di due catene polinucleotidiche, avvolte l’una all’altra in una struttura a doppia elica. L’impalcatura zucchero-fosfato è localizzata all’esterno della doppia elica, con le basi all’interno, perpendicolari all’asse longitudinale (come i gradini di una scala a chiocciola).

Modello di Watson e Crick Le basi delle catene opposte sono legate da legami idrogeno. Gli accoppiamenti si formano fra A e T (2 legami idrogeno) e tra C e G (3 legami idrogeno), in accordo con le regole di Chargaff. Le basi sono quindi complementari.

Modello di Watson e Crick Le catene sono anti-parallele. Una catena è orientata in direzione 5’ → 3’, mentre l’altra catena è orientata in direzione 5’ → 3’.

Modello di Watson e Crick Le coppie di basi sono distanti 0.34 nm. Un giro completo (360°) della doppia elica richiede 3.4 nm, cioè 10 coppie di basi. Il diametro della doppia elica è di 2 nm. La doppia elica presenta due solchi: un solco maggiore ed un solco minore.

Livelli di Organizzazione del DNA

Il DNA contenuto nelle cellule è organizzato in strutture fisiche note come cromosomi. Distinguiamo cromosomi virali, procariotici ed eucariotici.

La Struttura dei Cromosomi Eucariotici

Il cromosoma eucariotico è costituito da una singola molecola (lunghissima) di DNA a doppia catena, lineare, cui si trovano associate proteine. Il complesso di DNA e proteine associate al cromosoma si chiama cromatina.

La classe più abbondante di proteine associate ai cromosomi è rappresentata dagli istoni. Altre proteine associate ai cromosomi, dette proteine non-istoniche, includono proteine che legano il DNA. SMC.

Gli istoni sono proteine basiche, presenti nelle cellule eucariotiche. Si conoscono le seguenti proteine istoniche: H2A, H2B, H3, H4 (core histones) H1 (linker histone)

Sono proteine evolutivamente altamente conservate. Gli istoni si trovano regolarmente associati al DNA a formare delle strutture note come nucleosomi.

Funzioni dei cromosomi Forma compatta che consente al DNA di localizzarsi all’interno della cellula Sui cromosomi si trovano i geni, localizzati in punti specifici detti loci Il genoma comprende l’informazione genetica totale posseduta dall’organismo

Funzioni dei cromosomi Protezione e stabilità del DNA (e quindi dell’informazione). Telomeri. Duplicazione dell’informazione. Origine di replicazione. Trasmissione efficiente alle cellule figlie durante la divisione cellulare. Centromero.

I cromosomi si distinguono in autosomi e eterocromosomi ( o cromosomi sessuali). Nell’uomo, ci sono 22 coppie di autosomi (cromosomi 1-22) ed una coppia di eterocromosomi (XX o XY) Per cariotipo si intende il numero totale di cromosomi e l’indicazione dei cromosomi sessuali. Es: 46,XX oppure 46, XY