Amaldi - Benedetti - Pesole – Plevani BIOLOGIA MOLECOLARE Seconda edizione Casa Editrice Ambrosiana Benjamin Lewin, Jocelyn E. Krebs, Elliott S. Goldstein, Stephen T. Kilpatrick Il gene - Seconda edizione compatta 2011 Zanichelli James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick
 BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE Zanichelli

Corso Integrato Biologia Molecolare e Bioinformatica 9CFU Modulo Biologia Molecolare (prof. Loreni) 6CFU Modulo Bioinformatica (prof. Morozzo Della Rocca) 3CFU Valutazione complessiva Voto finale: media pesata dei voti nei due moduli Valutazione modulo Biologia Molecolare 4 test in itinere (programma parziale) + test finale su tutto il programma Laboratorio: relazione con idoneità (necessaria per la valutazione) Opzionale: test di recupero di uno dei 4 test in itinere Voto finale: media dei voti dei test (il test finale vale doppio) Percorso alternativo (sconsigliato): orale finale su tutto il programma

Definizioni Acidi nucleici: Gene: Genoma: molecole che codificano l’informazione genetica. DNA, RNA segmento di DNA che codifica per una catena polipeptidica insieme delle sequenze di DNA di un organismo

Biologia Molecolare In che modo viene conservato il materiale genetico? Come viene decodificata l’informazione contenuta nel materiale genetico?

Friedrich Miescher (1844-1895) The laboratory located in the vaults of an old castle where Miescher isolated nuclein (1879)

Levene's laboratory with Levene working in the lab Levene's laboratory with some of his students (1909). «La natura chimica dei geni è sconosciuta. Essi sono probabilmente proteine, perché gli acidi nucleici consistono di (pochi) blocchi di tetranucleotidi (Levene 1930). Questa struttura semplice li rende improbabili candidati come portatori della grande quantità di informazioni necessarie per agire come geni.»

Strutture del tetranucleotide proposte nel 1935 da Levene e Tips da Takahashi

Esperimento di "trasformazione" batterica: Griffith, 1929 Pneumococco (Streptococcus pneumoniae) S muore R ceppo S ucciso al calore vive R S muore

Un principio “trasformante” converte il ceppo R in S

Oswald Avery at work in the laboratory, around 1930

Trasformazione di pneumococchi mutanti R in tipo S mediante estratto cellulare

L'esperimento di Avery

L'esperimento di Avery

Alfred Hershey and Martha Chase (1953)

L'esperimento del "frullatore” - Hershey e Chase, 1952 Fagi marcati con P32 nel DNA e con S35 nelle proteine infettano i batteri frullatore I capsidi fagici contengono l'80 % del S35 mentre i batteri infettati contengono il 70 % del P32 lisi La progenie fagica contiene il 30 % del P32 e < 1% del S35

B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S. p. A B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007

La struttura chimica del DNA

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

Componenti chimici degli acidi nucleici

Basi, nucleosidi e nucleotidi

Basi, nucleosidi e nucleotidi

Basi, nucleosidi e nucleotidi

Gruppo fosfato in posizione 5’ o 3’ (Purina) 5'- monofosfato (Pirimidina) 3'- monofosfato

Gruppo fosfato in posizione a, b e g 5' 4' 1' g b 3' 2' a

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

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

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