Diapositiva 1

Il DNA conserva
l’informazione genetica
Gli esperimenti di Frederick Griffith (1928)
Gli esperimenti di Oswald Avery (1944)
+
Estratti dal ceppo IIIS ucciso al calore di
Polisaccaridi
Lipidi
Proteine
Acidi nucleici
Gli esperimenti di Alfred Hersey e Martha Chase
1953
DNA
GENI
CROMOSOMI
CROMATINA
GENOMI
LA STRUTTURA DEGLI
ACIDI NUCLEICI
Gli acidi nucleici sono polimeri in cui i
monomeri sono i nucleotidi
I componenti dei nucleotidi:
¾lo zucchero pentoso
¾la base azotata
¾Il gruppo fosfato
I componenti dei nucleotidi:
lo zucchero pentoso
I componenti dei nucleotidi:
le basi azotate
I componenti dei nucleotidi:
il gruppo fosfato
I gruppi fosfato conferiscono
al DNA una carica negativa e
lo rendono un acido
I nucleotidi
La base e lo zucchero sono legati tra
loro da un legame N-glicosidico che
si forma tra il C1’ dello zucchero e
-l’N in posizione 1 delle pirimidine
-l’N in posizione 9 delle purine
′
′
Legame N-glicosidico
Il gruppo fosfato è sempre unito
all’atomo di C in posizione 5’ dello
zucchero
Deossiribonucleotidi
Deossiadenilato
(deossiadenosina
5’-monofosfato)
Deossiguanilato
(deossiguanosina
5’-monofosfato)
Deossitimidilato
(deossitimidina
5’-monofosfato)
Deossicitidilato
(deossicitidina
5’-monofosfato)
Deossiguanosina
Deossitimidina
(o timidina)
Deossicitidina
Simboli:
Deossiadenosina
Ribonucleotidi
Adenilato (adenosina
5’-monofosfato)
Guanilato (guanosina
5’-monofosfato)
Timidilato (timidina
5’-monofosfato)
Deossicitidilato (citidina
5’-monofosfato)
Simboli:
Adenosina
Guanosina
Uridina
Citidina
Le strutture del DNA
La struttura primaria del DNA è la sequenza di
nucleotidi che costituiscono la molecola
La struttura secondaria è la configurazione
tridimensionale stabile di una molecola di DNA
La struttura terziaria è il complesso ripiegamento
che il DNA genomico è soggetto all’interno di una
cellula batterica o eucariotica
La catena polinucleotidica degli acidi nucleici
Ponte
fosfodiestere
In una catena polinucleotidica i
nucleotidi sono connessi da legami
covalenti tra il gruppo fosfato del C5’ di
un nucleotide e il gruppo ossidrilico del
C3’ di quello successivo, formando un
legame fosfodiestere.
Lo scheletro covalente degli acidi
nucleici è costituito da un’alternanza di
gruppi fosforici e di residui di pentosio,
mentre le basi azotate possono essere
considerate come gruppi laterali uniti
allo scheletro.
Le due estremità di una catena
polinucleotidica sono diverse: l’estremità
5’ è detta anche 5’ fosfato, e l’estremità
3’ è detta anche 3’ OH
I legami idrogeno nella doppia elica del DNA
Timina
Adenina
Citosina
Guanina
Le due catene polinucleotidiche di una molecola di DNA:
1. sono tenute insieme da legami idrogeno tra le basi azotate
2. non sono identiche, ma complementari tra loro
3. sono antiparallele: una ha direzione 5’→3’, l’altra 3’→5’
La struttura secondaria del DNA
Il modello della doppia elica del DNA di Watson e Crick
Il modello originale proponeva
che vi fossero 10 coppie di
basi oppure 34 Å per ogni giro
dell’elica. Misure successive
hanno dimostrato che in ogni
giro d’elica vi sono 10,5 coppie
di basi e 36 Å.
Il solco maggiore e il solco minore del DNA
A causa del fatto che i legami glicosidici non sono diametralmente opposti
l’uno all’altro, ciascuna coppia di basi ha un lato più esteso che delimita la
scanalatura maggiore e un lato meno esteso che delimita la scanalatura
minore
Differenze tra DNA e RNA
Nel RNA:
1. lo zucchero ribosio
2. la base uracile
3. Il singolo filamento
Le varie strutture secondarie del DNA
La struttura proposta da
Watson e Crick (forma B del
DNA) è quella più stabile per
una molecola di DNA con
sequenza
casuale
e
in
condizioni fisiologiche.
Confronto tra le forme A, B e Z del DNA
Forma A
Forma B
Forma Z
Destrorsa
Destrorsa
Sinistrorsa
2,2 nm
2 nm
1,8 nm
Coppie di basi per
ogni giro d’elica
11
10,5
12
Distanza tra base e
base
0,26 nm
0,34 nm
0,37 nm
Rotazione per
coppia di basi
32,7°
36°
- 30°
Condizioni
necessarie per
ottenere la
struttura
H2O 75%
H2O 92%
Basi puriniche che
si alternano a basi
pirimidiniche
Corto e largo
Lungo e stretto
Allungato e stretto
direzione dell’elica
Diametro
Aspetto generale
GENOMI
E
CROMOSOMI
L’organizzazione del genoma in cromosomi
Virus
RNA
DNA
a singolo filamento
a doppio filamento
lineare
circolare
Procarioti
Eucarioti
DNA a doppio filamento
lineare
circolare
nucleo
DNA a doppio filamento lineare
organelli
DNA a doppio filamento circolare
Diversi tipi di genomi
Il cromosoma nei procarioti
rilassato
superavvolto
I cromosomi negli eucarioti
• Numero
• Dimensione
• Posizione del centromero
• Pattern di eterocromatina
• Bandeggio
Il numero di cromosomi negli eucarioti è specie-specifico
N coppie di
cromosomi
Organismo
Specie
Zanzara
Culex pipiens
3
Cipolla
Allium cepa
8
Rana
Rana pipiens
13
Gatto
Felis domesticus
19
Topo
Mus musculus
20
Uomo
Homo sapiens
23
Patata
Solanum tuberosum
24
Cavallo
Equus caballus
32
Pollo
Gallus domesticus
39
Cane
Canis familiaris
39
Dimensione dei cromosomi negli eucarioti
Posizione del centromero
(a) telocentrico
(b) acrocentrico
(c) metacentrico
Braccio corto (p) e braccio lungo (q)
Pattern di Eterocromatina
Cromosomi degli eucarioti: il cariotipo
9 Bandeggio G
9 Bandeggio Q
9 Bandeggio R
I 3 elementi di un cromosoma eucariotico
...ma da cosa sono costituiti i cromosomi?
CROMATINA
...e da cosa è costituita la cromatina?
9 DNA
9 PROTEINE ISTONICHE
9 PROTEINE NON ISTONICHE
La compattazione della cromatina
La compattazione della cromatina
Struttura del nucleosoma
L’avvolgimento del DNA attorno al nucleo di un
nucleosoma lo rende più compatto di circa sette volte
Il nucleosoma
Domande
Qual è la struttura e la funzione dei seguenti elementi:
• DNA
• Cromosomi
• Cromatina
• Genoma