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Il DNA
e
il codice genetico
Il DNA è la più grande molecola naturale presente negli esseri
viventi
Nel DNA sono scritte e conservate le informazioni che riguardano
la nostra identità fisica
Le informazioni che riguardano la nostra identità fisica, scritte
per sempre nelle molecole di DNA, le riceviamo dalle molecole id
DNA dei nostri genitori al momento del concepimento e che
costituiscono il nostro
PATRIMONIO EREDITARIO
A
Una molecola di
ACIDO FOSFORICO
C
Lo zucchero
DESOSSIRIBOSIO
G
Una BASE AZOTATA
T
C
UN FILAMENTO DI DNA è
NUCLEOTIDE
una successione di nucleotidi
unità fondamentale del DNA
Le BASI AZOTATE sono 4
T
A
ADENINA
TIMINA
G
C
CITOSINA
GUANINA
Le basi hanno forme complementari a due a due
perciò si possono formare solo coppie obbligate:
A-T
e
C-G
A
C
G
T
G
C
T
A
C
G
Il DNA è costituito da 2
filamenti uniti per mezzo delle
BASI AZOTATE complementari.
A – T
C - G
Schematizzando:
il DNA è assimilabile ad una
scala in cui i corrimano (neri)
sono
formati
dall’acido
fosforico e dallo zucchero e i
pioli dalle coppie di basi
affrontate
La scala è poi avvolta a
spirale
a
formare
una
struttura simile ad una scala
a chiocciola. Tale struttura è
chiamata ad αlfa - elica
Il codice genetico
Il linguaggio con cui le informazioni sono scritte nel DNA
I GENI
Ogni gene è una porzione del DNA che compone un cromosoma.
capelli
ricci
occhi
azzurri
naso a
patata
carnagione
chiara
Ogni gene è una porzione del DNA che compone un cromosoma.
gene
cromosoma
citosina timina adenina guanina
Le lettere che identificano i quattro nucleotidi A, C, G e T sono
l’alfabeto usato dalle cellule per scrivere le istruzioni genetiche ereditarie.
Poiché I DUE CORRIMANO DELLA
DOPPIA
ELICA
(ZUCCHERO
E
FOSFORO) sono sempre uguali, quello
che caratterizza il DNA sono le BASI
AZOTATE.
Ogni 3 basi (TRIPLETTA) costituisce
l’informazione
per
1
aminoacido
(molecola che forma le proteine)
TUTTA LA SUCCESSIONE DI TRIPLETTE CHE
SERVONO PER COSTRUIRE UNA PROTEINA
(cioè una catena precisa di aminoacidi) si chiama
GENE
Il GENE è l’insieme di triplette che CODIFICANO una
determinata proteina.
Proprietà del DNA
Grazie a questa struttura il DNA possiede alcune proprietà uniche:
 Ha la capacità di costruire una copia esatta di se stesso (REPLICAZIONE)
 Ha la capacità di copiare le informazioni in esso contenute
(TRASCRIZIONE) su un’altra molecola, l’RNA (Acido RiboNucleico)
messaggero, che provvederà secondo le istruzioni ricevute, alla sintesi
delle proteine (TRADUZIONE)
Combinando in tutti i modi possibili le 4 basi in gruppi di 3 (triplette)
si ottengono 64 combinazioni diverse
LE 64 TRIPLETTE COSTITUISCONO
IL CODICE GENETICO
Poiché le triplette sono 64 e gli aminoacidi solo 20, ne
consegue che più triplette codificheranno lo stesso
aminoacido.
Il codice genetico
I cromosomi
IL DNA FORMA I CROMOSOMI
che contengono tutte le informazioni per la costruzione di un nuovo
organismo.
I CROMOSOMI
sono contenuti nel nucleo di ciascuna cellula e
sono in numero tipico, per ogni specie. Nella specie umana sono 46
(23 coppie perché i cromosomi sono uguali a due a due).
Al microscopio il nucleo della
cellula appare pieno di un groviglio
di filamenti che costituiscono la
CROMATINA.
I CROMOSOMI sono visibili,
come bastoncini, solo quando la
cellula sta per dividersi in quanto
la cromatina si spiralizza.
La coppia di cromosomi sessuali
maschili, XY, fotografati al
microscopio elettronico a scansione.
Le cellule si dividono in SOMATICHE e SESSUALI
Quando le cellule si RIPRODUCONO tutti gli organelli
devono duplicarsi, anche i CROMOSOMI
Le CELLULE SOMATICHE si dividono per MITOSI
Le CELLULE SESSUALI si dividono per MEIOSI
Cellula con una coppia
di cromosomi omologhi
DA 1 CELLULA SE NE OTTENGONO 2 UGUALI, CON
LO STESSO NUMERO DI CROMOSOMI DELLA
CELLULA DI PARTENZA.
Cellula con una coppia di
cromosomi omologhi
DA 1 CELLULA SI OTTENGONO 4 CELLULE CON LA META’ DEI CROMOSOMI.
La prima divisione è una MITOSI ma i cromosomi, prima di dividersi nelle due
cellule, si scambiano dei segmenti (CROSSING OVER).
Nella seconda divisione i due cromosomi si separano senza duplicarsi (ma non sono
identici ai cromosomi di partenza perché hanno subito il crossing over.
La replicazione o duplicazione del DNA
Quando la cellula è pronta a riprodursi, per prima cosa duplica il proprio DNA creandone una copia.
1 i due filamenti della doppia
elica del DNA si separano
3 si ottengono
due doppie eliche
che sono identiche
a quella originaria
2 i nucleotidi
liberi vanno a
legarsi con
quelli
complementari
su ciascun
filamento
• l’adenina A può legarsi soltanto con la timina T (e viceversa)
• la guanina G può legarsi soltanto con la citosina C (e viceversa)
La duplicazione del DNA (o replicazione) è
semi-conservativa, dato che ogni filamento
funge da stampo per la formazione del
filamento complementare, cosicché ogni
nuova molecola di DNA ha un filamento
«conservato» dall’originale e uno
neoformato.
La duplicazione del DNA si può suddividere in tre stadi:
1. srotolamento e apertura dei filamenti;
2. appaiamento delle basi complementari;
3. unione dei due nuovi filamenti.
Gli stadi 2 e 3 sono assistiti da un complesso enzimatico
chiamato DNA polimerasi.
La DNA polimerasi può unire nucleotidi solo ad una delle
due etremità del filamento in formazione (il filamento 3’).
Essa non è in grado di iniziare dal nulla la sintesi di una
nuova catena di nucleotidi, ma ha bisogno di un frammento
di partenza chiamato primer a cui possa aggiungere
nucleotidi.
La trascrizione e la sintesi proteica
Struttura dell’RNA
La molecola di RNA ha una struttura siile a quella
del DNA perché anch’essa è formata da una catena
di nucleotidi, ma ha alcune particolarità:
• Lo zucchero è il ribosio invece che il deossiribosio
• La molecola è costituita da un unico filamento
invece che di due filamenti
• Le quattro basi azotate sono adenina, citosina,
guanina, uracile al posto della timina
RNA E DNA
La trascrizione e la sintesi proteica
Il processo di trascrizione serve per «copiare» le informazioni genetiche dal filamento di DNA
che sta iniziando la replicazione o duplicazione, sul filamento nuovo di DNA.
Anche se il DNA contiene l’informazione per la sintesi delle proteine non provvede
direttamente ad essa.
Esso si serve di uno stampo chiamato RNA messaggero (mRNA), sul quale «trascrive» i
messaggi per produrre proteine specifiche.
I messaggi sono contenuti in specifiche sequenze di triplette.
I messaggi o ordini per produrre specifiche triplette sono trascritti sull’RNA.
La trascrizione
Un segmento di doppia elica di DNA si srotola e si
apre al centro, cosicché i nucleotidi di RNA si possano
appaiare, man mano che il filamento di DNA viene
trascritto.
I nucleotidi si uniscono uno alla volta grazie al lavoro
dell’RNA polimerasi.
Le coppie di nucleotidi complementari saranno
A – U
C – G
Processo simile alla replicazione, in cui a ogni tripletta
di DNA corrisponde una tripletta dell’mRNA
Esempio alla tripletta AAG (codice DNA)
corrisponderà UUG (codice RNA)
La traduzione
Il filamento di mRNA una volta completato
(trascritto) si stacca dal DNA e si trasferisce nel
citoplasma, su un ribosoma.
Qui avviene la sintesi proteica:
Cioè viene formata la proteina corrispondente
all’informazione genetica «stampata» sulla molecola
dell’mRNA sotto forma di sequenze di triplette.
In questa fase interviene il tRNA  RNA transfer
tRNA trasporta all’mRNA gli amminoacidi agganciati
nel citoplasma
1. Durante la trascrizione il DNA viene usato come stampo per la formazione
dell’RNA messaggero (mRNA).
2. Durante la traduzione, un RNA trascritto dirige la sequenza degli
amminoacidi di un polipeptide che deve essere costruito.
1 proteine
specializzate
trovano nel
nucleo il gene
e lo copiano
(trascrizione)
TRASCRIZIONE
enzima RNA
polimerasi
3 nel citoplasma
i ribosomi
interpretano
TRADUZIONE
il gene usando
il codice
RNA di trasporto
genetico
(traduzione)…
aminoacido
filamento
di RNA filamento
di DNA
2 la copia (RNA
messaggero)
viene
trasportata
nel citoplasma
basi
complementari
ribosoma
1
2
3
4
mRNA
4 …e con l’aiuto degli
RNA di trasporto
assemblano la
catena di aminoacidi
che forma la proteina