Curtis_Invito_06_Duplicazione_DNA

Helena Curtis
N. Sue Barnes
Copyright © 2009 Zanichelli editore
DUPLICAZIONE DNA
INDICE





Struttura del DNA




Filamento guida e filamento in ritardo
Duplicazione semiconservativa
Meccanismo della duplicazione
Duplicazione negli eucarioti
Enzimi e proteine coinvolti nella duplicazione: DNA-polimerasi,
elicasi, proteine SSB e primasi
Errori nella duplicazione
Proofreading
Link a: RNA
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Struttura del DNA
 Il DNA, o acido desossiribonucleico, è costituito da lunghe catene
di nucleotidi
 Ciascun nucleotide è costituito da uno zucchero (deossiribosio),
da un gruppo fosfato e da una base azotata purinica o
pirimidinica
Struttura del nucleotide
Copyright © 2009 Zanichelli editore
I 4 tipi di nucleotidi
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Modello di Watson e Crick
Nel 1953 James Watson e
Francis Crick proposero la
struttura elicoidale a
doppio filamento del
DNA, basandosi anche sul
lavoro svolto da Rosalind
Franklin e Maurice Wilkins
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Struttura del DNA
Le due catene di nucleotidi si avvitano
su se stesse, formando una struttura
a spirale
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Caratteristiche della doppia elica di DNA
I due filamenti del DNA sono
antiparalleli (disposti in verso
opposto uno rispetto all’altro) e
sono uniti tra loro tramite le basi
azotate complementari: tra
adenina e timina si formano due
legami a idrogeno, mentre tra
citosina e guanina se ne formano
tre
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Funzioni del DNA
 Il DNA immagazzina
l’informazione genetica
attraverso la particolare
sequenza di basi azotate
 L’informazione passa alle
cellule figlie mediante un
complesso processo, detto
duplicazione del DNA
Copyright © 2009 Zanichelli editore
La duplicazione è semiconservativa
 Ogni filamento serve da stampo
per la produzione (sintesi) di una
nuova catena
 La nuova molecola è formata da
un filamento stampo (catena
originale) e da uno di nuova
sintesi
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Meccanismo di duplicazione
 La duplicazione inizia in un punto preciso,
detto “origine”
 Le due eliche si separano a livello della
forcella di duplicazione e comincia la sintesi
dei nuovi filamenti complementari (bolla di
duplicazione)
 Via via che la duplicazione procede, la bolla
di duplicazione si espande.
Nelle due eliche la direzione della
duplicazione è opposta (bidirezionale)
 Alla fine si ottengono due nuove eliche di
DNA costituite da un filamento vecchio e da
uno nuovo
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Duplicazione eucariote
Negli organismi eucarioti, come
la Drosophila, all’inizio della
duplicazione del DNA si
formano più punti di origine e
sono coinvolti diversi enzimi e
proteine, tra cui: le DNA
polimerasi, le elicasi, la
primasi e le proteine SSB
Copyright © 2009 Zanichelli editore
DNA-polimerasi
Le DNA-polimerasi:
 permettono la duplicazione del
DNA aggiungendo nucleotidi
all’estremità libera della catena di
nuova sintesi
 hanno bisogno di un primer
 hanno una funzione di
“proofreading”, cioè correggono gli
errori di lettura
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Elicasi, proteine SSB e primasi
La duplicazione prevede l’intervento di altri enzimi e proteine:
 le elicasi rompono i legami idrogeno tra le due eliche
 le proteine SSB tengono separati i singoli filamenti
 l’RNA-primasi sintetizza un piccolo filamento di RNA sullo stampo
del DNA, necessario a innescare la duplicazione
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Filamento guida e filamento in ritardo
Al primer vengono aggiunti nucleotidi per mezzo della DNA-polimerasi,
che sintetizza la catena complementare al filamento stampo in
direzione 5’ → 3’
Uno dei due filamenti cresce
velocemente e senza
interruzioni verso la forcella
di duplicazione (filamento
guida)
L’altro filamento è
sintetizzato in maniera
discontinua (frammenti di
Okazaki) a partire dalla
forcella di duplicazione
(filamento in ritardo)
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Errori nella duplicazione
 Alla fine della duplicazione si ottengono due molecole di DNA
perfettamente identiche a quella originaria
 Durante la duplicazione la DNA-polimerasi commette degli errori: può
sostituire un nucleotide con un altro, inserire un nucleotide in più o
saltarne uno
 La frequenza di errori è ridotta (1 errore ogni 108 coppie di basi)
grazie alla capacità della DNA-polimerasi di riconoscere e rimuovere
il nucleotide sbagliato (proofreading)
Copyright © 2009 Zanichelli editore
Proofreading
 Proofreading significa “correzione delle bozze”
 Le DNA-polimerasi sono in grado di aggiungere nucleotidi al
filamento in crescita solo se i nucleotidi già inseriti sono
correttamente appaiati ai loro nucleotidi complementari sul filamento
stampo
 Quando si verifica un errore, l’enzima “torna indietro” rimuovendo i
nucleotidi fino a quando non ne incontra uno correttamente appaiato
 A questo punto la DNA-polimerasi ricomincia ad aggiungere nuovi
nucleotidi al filamento in crescita
Copyright © 2009 Zanichelli editore
DUPLICAZIONE DNA
Torna all’Indice
Copyright © 2009 Zanichelli editore
RNA
L’RNA, o acido ribonucleico, è costituito da nucleotidi formati da uno
zucchero (ribosio), da un gruppo fosfato e dalle basi azotate adenina,
guanina, citosina e uracile. L’RNA è formato da una singola catena di
nucleotidi
Struttura del nucleotide
Copyright © 2009 Zanichelli editore