DNA pol III nei batteri

DUPLICAZIONE
del
DNA
Modello di Watson-Crick
1. molecola composta da due catene di nucleotidi
2. le due catene si avvolgono a spirale intorno ad
un asse centrale formando una doppia elica
destrorsa (senso orario discendente)
3. lo scheletro Zucchero-fosfato-zucchero e’ situato
all’esterno della molecola con le basi rivolte
verso l’esterno
4. Le basi sono quasi perpendicolari all’asse della
molecola, impilate una sull’altra
5. le due catene sono tenute insieme da legami
idrogeno
Modello di Watson-Crick
6. La pirimidina di una catena è sempre accoppiata
alla purina di un’altra catena (C=G ; A=T)
7. Le due catene formate dalla doppia elica corrono
in direzioni opposte (antiparallele)
8. L’avvolgimento del DNA genera 2 solchi di
grandezza differente (solco maggiore e solco
minore).
9. La doppia elica forma un giro completo ogni 10
basi (3,4 nm)
10.Le due catene sono fra loro complementari
Modello di Watson-Crick
Importanza del modello di Watson-Crick
1. DEPOSITO DELL’INFORMAZIONE GENETICA
2. AUTOREPLICAZIONE ED EREDITARIETA’
3. ESPRESSIONE DEL MESSAGGIO GENETICO
°°°°°°°°°°°°°°°°°°
1. e 2. si basano sulla stabilità del DNA e sulla
capacità di una catena di servire da stampo per la
costruzione di una nuova catena di DNA
3. Si basa sull’organizzazione del DNA in GENI in
regioni di controllo; trascritte/tradotte;
terminazione
DUPLICAZIONE del DNA
La duplicazione del DNA avviene nella fase S del
ciclo cellulare
MITOSI
4n
2n
1n
G1………S………G2………M………G1………S………G2………M………
M
G1
G2
G0
S
DUPLICAZIONE del DNA
La duplicazione del DNA avviene nella fase S del
ciclo cellulare
MEIOSI
4n
e FECONDAZIONE
2n
1n
G1………S………G2………M1..…M2………XX………S………M………S..
M1/M2
FECONDAZIONE
G2
G1
G0
S
REPLICAZIONE
SEMICONSERVATIVA
I due filamenti parentali
si separano e ciascuno
serve da stampo per la
sintesi di un nuovo
filamento figlio mediante
accoppiamento di basi
no!
no!
ORIGINE DI REPLICAZIONE
porzione di circa 250 bp con sito di attacco per le proteine
necessarie ad iniziare la replicazione e consentono l’accesso
all’elicasi
Si attivano una sola volta ad ogni ciclo cellulare (fase S)
Si attivano in successione in regioni variabili del genoma
Le elicasi sono enzimi
che catalizzano lo
svolgimento del DNA
parentale
Le topoisomerasi sono enzimi che
catalizzano la rottura e la riunione
reversibile dei filamenti di DNA
parentale
Tipo I taglia un solo filamento
Tipo II taglia entrambi i filamenti
DNA POLIMERASI
1.Sintetizzano il DNA solo in
direzione
5’--> 3’
aggiungendo dNTP al
gruppo idrossile in 3’ di una
catena in crescita
2.Funzionano solo su uno
stampo di DNA
3.Aggiungono un nuovo
dNTP soltanto ad un
filamento “PRIMER”
preformato che forma legami
idrogeno con lo stampo
DNA POLIMERASI
Le DNA polimerasi non possono iniziare la
sintesi di DNA partendo da dNTP liberi
“PRIMER”
Il primer viene sintetizzato da una RNA
polimerasi che non necessita di primers
DNA POLIMERASI
BATTERI : TIPO I
TIPO II
TIPO III
--------------------------------------EUCARIOTI :
α
β
γ --> Mitocondriale
δ
ε
DNA POLIMERASI
DNA polimerasi α, δ, ε attive in cellule in
divisione/replicazione
°°°°°°°°°°°°°°
DNA polimerasi β sempre attiva sia in cellule
quiescenti che in divisione
ha un ruolo nella riparazione dei danni al
DNA
DNA POLIMERASI
ATTIVITA’ di “PROOFREADING” delle DNA
polimerasi
durante l’allungamento la
DNA polimerasi si destabilizza
con una mutazione
TAGCGTG
……ATCGCGCTGATAGATGCTGGTGATGATGGGGATTTTATATATAATATA
TAAGGA…
La DNA polimerasi torna indietro (3’-->5’) con
ATTIVITA’ ESONUCLEASICA
rimuove le basi errate sostituendole con le
basi corrette (perdita del 3xfosfato in 5’)
DNA POLIMERASI
FEDELTA’ della REPLICAZIONE
- le DNA polimerasi possono riparare errori o
danni al DNA. Durante la sintesi le DNA pol α,
ε (pol III nei batteri) vedono le mutazioni e le
riparano
T
TAGCG GACTATC
……ATCGCGCTGATAGATGCTGGTGATGATGGGGATTTTATATATAATATA
TAAGGA…
Il loop viene riconosciuto e rimosso dalla
DNA pol ε
DNA doppia catena antiparallela
la DNA polimerasi non puo’
sintetizzare il secondo filamento
che corre in direzione opposta
perche’ non puo’ andare in 3’-->5’
X
Generazione del:
FILAMENTO LEADER
sintetizzato in modo continuo dalla
DNA pol in direzione 5’-->3’
FILAMENTO RITARDATO
sintetizzato tramite i
FRAMMENTI DI OKASAKI
in modo discontinuo e
successivamente uniti tra loro
La Primasi (batteri) o la DNA pol
α/primasi (eucarioti),
enzima che sintetizza brevi
frammenti di RNA complementari allo
stampo del filamento ritardato sulla
forcella di replicazione
Fornisce il “primer” di innesco per la
DNA pol δ che forma il frammento di
Okasaki
il primer deve essere rimosso e
sostituito
La rimozione e sostituzione del primer
e’ operata:
- nei batteri
--> dalla RNAsi H
- negli eucarioti --> dalla azione
RNAsica delle DNA polimerasi
Attivita’ 5’-3’ ESONUCLEASICA
Il primer viene eliminato e la parte di
RNA rimossa viene riempita dall’azione
riparatrice della DNA pol δ (DNA pol III
nei batteri)
Al termine i frammenti di Okasaki
contigui formatesi sul filamento
ritardato
Vengono legati utilizzando ATP dalla
DNA LIGASI
TELOMERASI
Aggiungono i “telomeri”
alle estremita’ dei
cromosomi
Agiscono senza stampo di
DNA
La Telomerasi e’ una
Trascrittasi inversa
Sintetizza DNA da uno
stampo di RNA contenuto
nell’enzima (coenzima)
Filmati sulla replicazione del DNA(ed altro) alla pagina:
http://www.wehi.edu.au/wehi-tv/dna/