Genetica 02

Cap. 2 DNA il materiale genetico pp. 33-59

Sintesi 02

• Tutti gli organismi contengono materiale genetico che ne controlla le caratteristiche morfologiche e biochimiche, e che viene trasmesso alla progenie

• Vari esperimenti hanno dimostrato che questo materiale è rappresentato da acido nucleico e non da proteine

• Negli eucarioti e in quasi tutti i procarioti l’acido nucleico è DNA a doppia elica. I genomi di alcuni virus sono composti da RNA o DNA ad elica singola

• All’interno dei cromosomi eucarioti il DNA è associato a proteine e condensato in una struttura compatta

Eredità

Genitori e figli si assomiglianoIndividui imparentati si assomiglianoIndividui di popolazioni vicine si assomiglianoIndividui di specie affini si assomigliano

Perché?

Ieri: Perché hanno in comune dei fattori ereditari (geni) che determinano l’eredità di caratteri comuni: Genetica formaleOggi: Perché hanno in comune tratti di DNA ereditati dai genitori: Genetica molecolare

In cosa consiste il materiale genetico?

Macromolecole nella cellula:

• Proteine

• Zuccheri• Grassi struttura molto semplice

• Acidi nucleici

Streptococcus pneumoniae

Griffith 1928

Avery, MacLeod & McCarthy 1942

Il batteriofago T2

Hershey & Chase 1953

Il virus del mosaico del tabacco

Fraenkel-Conrat & Singer 1957

Eredità: il DNA

     5' - G T A A T C C T C - 3'                 | | | | | | | | |      3' - C A T T A G G A G - 5'                             

Purine e pirimidine

Le basi del DNA sono

tenute insieme da legami fosfo-

diesterei

Rapporti quantitativi fra le basi del DNA

Come si è arrivati a capire la struttura del DNA?

Jim Watson

Francis CrickRosalind Franklin

Jim Watson e FrancisCrick nel 1953

Diffrazione dei raggi X: una tecnica per individuare elementi ripetuti nella struttura

di una molecola

La doppia elica

DNA, appaiamento

fra le basi:T-C, A-G

Eredità: il DNA

     5' - G T A A T C C T C - 3'                 | | | | | | | | |      3' - C A T T A G G A G - 5'    

Eredità: il DNA

Il DNA fa l’RNA, l’RNA fa le proteine, e mai viceversa

Più precisamente: l’informazione biologica procede, con pochissime eccezioni, dal DNA all’RNA e dall’RNA alle proteine

Struttura del DNA nei procarioti

Particelle fagiche di ΦX174

•Singolo cromosoma circolare•A volte, piccoli tratti di DNA extracromosomico (plasmidi)•Cromosoma superavvolto•Da 5.000 a 5.000.000 di paia di basi

Foto e schema di fago λ

Superavvolgimenti: la doppia elica si avvolge intorno al proprio asse

DNA rilassato

DNA superavvolto (stesso ingrandimento)

Gli enzimi topoisomerasi avvolgono e svolgono le molecole di DNA in tutti gli organismi

Ulteriori superavvolgimenti conferiscono al cromosoma batterico una struttura ad anse

Eucarioti

• Più sono complessi più DNA è contenuto nelle loro cellule?

• O no?

Il valore C rappresenta il contenuto di DNA di ogni cellula

Più cromosomi lineariDNA superavvoltoRegioni specializzate nel centromero e nel telomero

Pare di no

Scarsa correlazione fra dimensioni del genoma e complessità dell’organismo

Cromatina: il complesso del DNA e delle proteine che costituiscono il cromosoma

1. Istoni: proteine basiche, ruolo importante nell’impacchettamento della cromatina nucleosomiuguali in tutte le cellule di un organismo

2. Proteine non istoniche: acide,diverse nei diversi tessuti di unorganismo

Cromatina distesa

Cromatina impacchettata(fibra di 30 nm )

Schema di impacchettamentodei nucleosomi

Le proteine non-istoniche legano la fibra di 30 nm formando dei domini ad ansa

Riassumendo:

Eucromatina: regioni cromosomiche in cui si alternano condensazione e decondensazione

Eterocromatina: regioni cromosomiche che rimangono in fase densa durante tutto il ciclo cellulare

Due regioni specializzate

Sequenze cen (centromero): interazione con le fibre dei microtubuli

Due regioni specializzate

Sequenze telomeriche: spesso a contatto con la membrana nucleare

Sequenze ripetute

Sintesi 02• Abbiamo visto quattro esperimenti che hanno dimostrato

come il materiale genetico sia rappresentato da acido nucleico: Griffith, Avery e coll., Hershey e Chase, Fraenkel-Conrat e Singer

• Il DNA è a doppia elica in tutti gli organismi (Watson & Crick), ma eucarioti e procarioti differiscono per numero e struttura dei cromosomi

• All’interno dei cromosomi eucarioti il DNA è associato a proteine (con cui forma la cromatina) e condensato in una struttura compatta