La struttura del DNA
Il favoloso viaggio alla
scoperta del DNA
Crick et Watson, 1953
Scoperta della struttura
del DNA
DNA = POLIMERO DI NUCLEOTIDI
Ci sono 4 tipi di nucleotidi : A, T, C e G
Come sono attaccati assieme ???
Come si può replicare la molecola del DNA???
Dove si trova l’informazione genetica ?
NUCLEOTIDE
Base azotata
Gruppo
fosfato
Zucchero :
desossiribosio
Quattro tipi di basi azotate:
Pertanto si hanno 4 nucleotidi: A, T, C et G
I nucleotidi si legano gli uni agli altri attraverso lo zucchero
(desossiribosio) ed il gruppo fosfato.
Erwinn Chargaff (1947)
Se si separa una molecola di DNA
si ottengono sempre le stesse
quantità:
A=T
e
C=G
Si possono avere più AT che CG o
l’inverso (questo varia a seconda delle
specie), ma si ha sempre lo stesso
numero di A rispetto a T e di C rispetto
a G.
Perchè ?
Ipotesi di Crick et Watson:
A si lega con T e C con G:
Due legami
idrogeno (legami
deboli).
tre legami
idrogeno
Dunque
Due catene di nucleotidi possono unirsi l’una all’altra
se le loro basi sono complementari (A complementare
a T e C complementare a G).
Questo è il caso del DNA
L’orientamento fra i legami
forma una struttura a
doppia elica
Crick et Watson, scoperta della struttura del DNA
In un batterio: 1 sola molecola di DNA
5 milioni di
coppie di basi.
Lunghezza
totale ~ 1,5 mm
Batterio E. coli e il suo
cromosoma
In una cellula umana : 46 molecole di DNA
Ciascuna molecola di DNA si attorciglia su delle
proteine (istoni) e forma un cromosoma.
DNA
Un cromosoma =
una molecola di
DNA + le proteine
su cui si attorciglia.
Istoni
L‘insieme dei
cromosomi forma la
cromatina
Cromatina
La cromatina rappresenta la forma in cui gli
acidi nucleici si trovano nel nucleo di una
cellula eucariota.
Spiralizzazione del DNA in un cromosoma eucariotico:
• La cromatina è
formata da DNA avvolto
su gruppi di proteine
dette istoni (proteine
basiche),
• formando un
nucleosoma, e da
proteine non-istoniche
(proteine neutre o
acide);
Doppia elica di DNA
(2 nm di diametro)
Istoni
Linker
«Perle di una
collana»
Nucleosoma
(10 nm di diametro)
Fibra elicoidale compatta Superavvolgimento
(30 nm di diametro)
(300 nm di diametro)
• essa è poi ripiegata in
vario modo.
Cromosoma in metafase
700
nm
Genoma umano (tutte le informazioni per fabbricare un
umano e renderlo funzionante) :
23 molecole di DNA
~ 1 m di lunghezza se si mettono fianco a fianco
~ 3 miliardi di coppie di basi
~ da 30 000 a 40 000 geni
Ogni cellula (ad esclusione dei gameti riproduttivi)
contiene due esemplari del genoma umano (dei quali
uno deriva dal padre l’altro dalla madre).
Il DNA costituisce il materiale ganetico della cellula.
Il materiale ganetico di un essere vivente deve :
1. Possedere l’informazione genetica propria della
specie
2. Riprodursi con il minor numero di errori possibile
3. Potersi modificare (ma non troppo)
4. Poter essere tradotto in caratteristiche fisiche
(fenotipo)
La divisione cellulare:
MITOSI e MEIOSI
Riproduzione cellulare
LA DIVISIONE CELLULARE
è implicata nella riproduzione asessuata e
sessuata
Nella riproduzione asessuata, ciascuna cellula figlia
riceve una copia del DNA della cellula madre.
Le nuove cellule sono quindi geneticamente identiche alla
cellula madre.
Un aumento del numero di cellule somatiche in un
organismo pluricellulare o un aumento del numero di
organismi unicellulari sono forme di riproduzione
asessuata.
Durante la riproduzione sessuata, due gameti (cellula
uovo e spermatozoo) si uniscono e la prole riceve una
combinazione del DNA dei genitori.
La prole ha quindi una composizione genetica unica.
La riproduzione asessuata
La riproduzione asessuata si basa sulla
divisione mitotica del nucleo. La prole è costituita
da un clone dell’organismo di partenza.
Uno lievito
Un cactus
MITOSI
processo grazie al quale una cellula si divide in
due cellule figlie
Nei procarioti e negli eucarioti unicellulari
la divisione cellulare determina l’aumento
del numero d’individui di una popolazione.
Negli eucarioti pluricellulari è il processo
che permette all’organismo di aumentare
le proprie dimensioni o di riparare tessuti danneggiati.
cellule somatiche, che formano il corpo di un organismo
adulto, ad eccezione dei gameti.
cellule staminali, ovvero cellule indifferenziate.
La divisione cellulare nei BATTERI
I procarioti si riproducono per scissione binaria.
la duplicazione del DNA
la segregazione del DNA
la citodieresi
La divisione negli EUCARIOTI
Nel ciclo cellulare degli eucarioti si alternano periodi di crescita
e di divisione (mitosi).
sequenza ordinata di fasi
Le fasi del ciclo cellulare
• Interfase
Occupa il 90% dell’intero ciclo ed è suddivisa in 3 fasi (G1, S e G2).
E’ il periodo speso dalla cellula per duplicare i propri organelli e
il materiale genetico.
Le due cellule figlie possiedono un corredo
genetico identico a quello della cellula
madre
• Mitosi
È la fase di separazione dei cromosomi che si posizionano
ai lati opposti della cellula.
• Citodieresi
È la fase di separazione in cui il citoplasma viene ripartito
tra le due cellule figlie.
La mitosi
Si duplicano il DNA e i centrioli, ma i
cromosomi non sono distinguibili
all’interno del nucleo. In alcuni
organismi si possono vedere due coppie
di centrioli su un lato del nucleo, fuori
dalla membrana nucleare.
La cromatina si condensa e i cromosomi
sono ora visibili al microscopio ottico.
Vengono disassemblati i microtubuli del
citoscheletro che formeranno il fuso. Le
coppie di centrioli migrano verso i poli.
Comincia la formazione del fuso.
Scompare il nucleolo. La membrana
nucleare si disperde in frammenti. I
centrioli raggiungono i poli della cellula.
I cromosomi, ciascuno formato da
due cromatidi, iniziano a spostarsi
verso il piano equatoriale della
cellula, manovrati dalle fibre del
fuso.
La mitosi
I cromosomi, formati da coppie di
cromatidi, si dispongono sul piano
equatoriale della cellula.
I cromatidi si separano, ognuno
tirato dalle fibre del fuso verso i
poli; ogni cromatidio costituisce
ora un cromosoma singolo.
I cromosomi hanno raggiunto i poli
opposti, il fuso comincia a
disperdersi. Si formano nuove
membrane nucleari intorno ai due
assetti cromosomici che ritornano
a essere diffusi.
La citodieresi
È il processo di divisione del citoplasma.
Conclusa la divisione del nucleo, inizia quella
del citoplasma che avviene per strozzatura nelle
cellule animali e per deposizione di nuova
parete in quelle vegetali.
Cellula animale
Cellula vegetale
