DNADNA

STRUTTURASTRUTTURADUPLICAZIONEDUPLICAZIONE

SINTESI DELLE PROTEINESINTESI DELLE PROTEINE

I NUCLEOTIDII NUCLEOTIDIIl DNA è un polimeroI suoi monomeri sono i NUCLEOTIDII nucleotidi sono formati-Gruppo fosfato-zucchero deossiribosio- base azotata

BASE AZOTATA

Gruppo fosfato

zucchero

PURINE

PIRIMIDINE

Le basi azotateLe basi azotate

La complementarietàLa complementarietàLa complementarietà si La complementarietà si

basa subasa su Dimensioni delle basiDimensioni delle basi

una purina (lunga) si una purina (lunga) si appaia con una appaia con una pirimidina (corta)pirimidina (corta)

Numero di legami a Numero di legami a idrogenoidrogeno

--adenina si appaia con adenina si appaia con timina (2 legami H) timina (2 legami H)

-guanina con citosina -guanina con citosina (3 legami H)(3 legami H)

Struttura IStruttura II nucleotidi sono legati I nucleotidi sono legati

l’uno all’altro l’uno all’altro attraverso il gruppo attraverso il gruppo fosfatofosfato

Gruppi fosfato e Gruppi fosfato e molecole di molecole di zucchero formano zucchero formano una successione una successione linearelineare

Le basi azotate legate Le basi azotate legate alle molecole di alle molecole di zucchero sporgono zucchero sporgono dalla strutturadalla struttura

Fosfato che fa daponteTra molecoledi zuccherodi nucleotididiversi

Basi azotate

Zuccherodeossiribosio

Struttura IIStruttura II

Una molecola di DNA Una molecola di DNA è formata da è formata da due catene due catene di nucleotididi nucleotidi appaiate appaiatesecondo le regole dellasecondo le regole dellacomplementarietàcomplementarietà doppia elicadoppia elica

Una sorta di scala Una sorta di scala a pioli avvolta a a pioli avvolta a spirale dove i pioli spirale dove i pioli sono le coppie di basi sono le coppie di basi complementaricomplementari

zucchero

basi

Citosinatimina

Guaninaadenina

Gruppofosfato

Modelli DNAModelli DNA

Vengono evidenziatii legami H che uniscono le basicomplementari

Le 2 catene dinucleotidi siavvolgono l’una sull’altra a spiraleper questo lamolecola di DNAviene chiamatala DOPPIA ELICA

la struttura del DNA giustifica le 2 caratteristiche :•la molecola può venire duplicata facilmente•il DNA viene utilizzato dai viventi come un codice per registrare e trasmettere informazioni

Funzioni del DNAFunzioni del DNA Materiale ereditarioMateriale ereditario: : viene duplicato e viene duplicato e

trasmesso alle cellule figlietrasmesso alle cellule figlie Programma della cellulaProgramma della cellula:: contiene le contiene le

informazioni per la sintesi di informazioni per la sintesi di tuttetutte le le proteine dell’organismoproteine dell’organismo

Ogni tratto di DNA che porta Ogni tratto di DNA che porta l’informazione per la sintesi di una l’informazione per la sintesi di una proteinaproteina→→GENEGENE

Nel DNA delle cellule della specie umana Nel DNA delle cellule della specie umana ci sono circa ci sono circa 30.000 geni30.000 geni, in quello di un , in quello di un batterio, poche migliaiabatterio, poche migliaia

la duplicazione del DNAla duplicazione del DNA

gli enzimi staccano tra loro le 2 catene polinucleotidiche della molecoladi DNA originarioaltri enzimi complementano, cioè appaiano secondo le regole dellacomplementarietà, a uno a uno i nucleotidi di ciascuna delle 2 catene“vecchie”, sintetizzando 2 catene “nuove”

risultato 2 molecole di DNA, ciascuna formata da-una catena nucleotidica proveniente dalla molecola di partenza,“vecchia”- una catena nucleotidica neoformata, “nuova”Per questo il modo di riproduzione delle molecole di DNA viene definitoDUPLICAZIONE SEMICONSERVATIVA

RNARNA ee DNA DNA Nel citoplasmaNel citoplasma Lo zucchero è il Lo zucchero è il

ribosioribosio Al posto della Al posto della

base timina, c’è base timina, c’è l’l’uracileuracile

Molecole di Molecole di decine, centinaia decine, centinaia o migliaia di o migliaia di nucleotidinucleotidi

Una singola Una singola catena di catena di nucleotidinucleotidi

Sintetizzato su Sintetizzato su stampo DNA (non stampo DNA (non in grado di in grado di autoduplicazione)autoduplicazione)

Nel nucleo delle Nel nucleo delle eucellule, nei eucellule, nei mitocondri e nei mitocondri e nei cloroplasti (poco)cloroplasti (poco)Lunghissime Lunghissime molecole di decine molecole di decine di migliaia o di migliaia o centinaia di centinaia di migliaia di milioni migliaia di milioni di coppie di di coppie di nucleotidinucleotidiDoppia catena di Doppia catena di nucleotidinucleotidiSintetizzato su Sintetizzato su stampo DNA stampo DNA (autoduplicazione)(autoduplicazione)

DNARNABasi azotate Basi azotate

uracile

adenina

guanina

citosina

timina

citosina

adenina

guanina

m RNA o RNA messaggerom RNA o RNA messaggero viene sintetizzato nel nucleo, viene sintetizzato nel nucleo,

complementare a un tratto di complementare a un tratto di una delle due catene di DNAuna delle due catene di DNA

porta nel citoplasma l’istruzione porta nel citoplasma l’istruzione “fotocopiata” dal programma“fotocopiata” dal programma

inserito nei ribosomi, viene letto inserito nei ribosomi, viene letto e l’informazione viene “tradotta” e l’informazione viene “tradotta” dagli enzimi che sintetizzano la dagli enzimi che sintetizzano la proteina proteina

disponendo gli amminoacidi disponendo gli amminoacidi secondo l’ordine scritto secondo l’ordine scritto sull’mRNAsull’mRNA

Trascrizione

traduzione

proteina

ribosomi

Anticodone

sito diattacco peraminoacido

tRNA o RNA transferttRNA o RNA transfert

ogni molecola di ogni molecola di amminoacido viene legata amminoacido viene legata nel citoplasma a una nel citoplasma a una specifica molecola di RNAspecifica molecola di RNA

il il tRNAtRNA è una corta catena di è una corta catena di nucleotidi a forma di trifoglionucleotidi a forma di trifoglio

la “foglia” centrale è formata la “foglia” centrale è formata da 3 nucleotidi da 3 nucleotidi →→anticodoneanticodone

c’è una esatta c’è una esatta corrispondenza tra corrispondenza tra l’amminoacido e l’anticodone l’amminoacido e l’anticodone del tRNA cui viene legatodel tRNA cui viene legato

anticodone

amminoacido

Struttura del tRNAStruttura del tRNA Le molecole di Le molecole di

tRNA sono stabili tRNA sono stabili perché alcuni tratti perché alcuni tratti della catena di della catena di nucleotidi si nucleotidi si complementanocomplementano con altri tratti della con altri tratti della stessa catena, stessa catena, dando la forma a dando la forma a trifogliotrifoglio

anticodone

Modello tRNAModello tRNA

attacco per l’amac fenilalanina

attacco per l’amacasparagina

Il codice geneticoIl codice genetico

codone

anticodone

Il linguaggio del programma geneticoIl linguaggio del programma genetico CODICE:CODICE: insieme di simboli con cui sono insieme di simboli con cui sono

registrate le istruzioni sul programma registrate le istruzioni sul programma ISTRUZIONEISTRUZIONE ( (genegene)= codifica per la )= codifica per la

successione con cui vanno legati gli successione con cui vanno legati gli amminoacidi per sintetizzare una specifica amminoacidi per sintetizzare una specifica proteinaproteina

CODONECODONE: successione lineare di 3 nucleotidi : successione lineare di 3 nucleotidi mRNA (mRNA (triplettatripletta) che codificano per (cioè ) che codificano per (cioè portano l’istruzione per andare a prendere) un portano l’istruzione per andare a prendere) un amminoacidoamminoacido

TRIPLETTA: TRIPLETTA: una delle una delle 6464 (4 (433) possibili ) possibili combinazioni lineari di 3 nucleotidicombinazioni lineari di 3 nucleotidi

ANTICODONE: ANTICODONE: tripletta tRNA complementare a tripletta tRNA complementare a una tripletta (codone) mRNAuna tripletta (codone) mRNA

Sintesi proteineSintesi proteine

sintesi proteine: tappesintesi proteine: tappe TRASCRIZIONETRASCRIZIONE: :

sintesi di RNA su sintesi di RNA su stampo DNAstampo DNA

TRADUZIONETRADUZIONE (o (o trasduzionetrasduzione): far ): far corrispondere a ogni corrispondere a ogni tripletta RNA un preciso tripletta RNA un preciso amminoacido, per cui amminoacido, per cui una successione di una successione di triplette viene “tradotta” triplette viene “tradotta” in una successione di in una successione di amminoacidi amminoacidi (polipeptide)(polipeptide)

catena DNAstampo

trascrizione

traduzione

sintesi proteine: prima tappa sintesi proteine: prima tappa

DNA

RNApolimerasi

Gli enzimi nel nucleo Gli enzimi nel nucleo aprono un tratto (gene) aprono un tratto (gene) della doppia elica di DNAdella doppia elica di DNA

complementano complementano una sola una sola delle 2 catenedelle 2 catene con con nucleotidi RNA portati dal nucleotidi RNA portati dal citoplasmacitoplasma

sintetizzano una catena di sintetizzano una catena di mRNA che esce dal mRNA che esce dal nucleonucleo

nucleotidi RNA

catena-stampoDNARNA neoformato

Complementarietà DNA-RNAComplementarietà DNA-RNA

La trascrizione dell’informazione dal DNA all’RNA La trascrizione dell’informazione dal DNA all’RNA avviene secondo le regole della complementarietàavviene secondo le regole della complementarietà• Una sola delle 2 catene DNA funge da stampoUna sola delle 2 catene DNA funge da stampo• L’enzima RNApolimerasi complementa i nucleotidi L’enzima RNApolimerasi complementa i nucleotidi della catena DNA con nucleotidi RNA (zucchero: della catena DNA con nucleotidi RNA (zucchero: ribosio)ribosio)• Il nucleotide DNA adenina viene complementato Il nucleotide DNA adenina viene complementato con il nucleotide RNA con il nucleotide RNA uracileuracile

Trascrizione DNA Trascrizione DNA RNA RNA1

3

2

4

RNA polimerasi

Inizio del gene

direzione della trascrizione

molecola RNA in formazione

molecola di RNA liberata

RNA polimerasi lascia il DNA

catene DNA riunite

Le 2 catene DNA vengono aperte; una funziona da stampo per la sintesi RNA

sintesi proteine: seconda tappasintesi proteine: seconda tappa mRNA viene inserito per un capo nel mRNA viene inserito per un capo nel

ribosoma, che ospita 2 tripletteribosoma, che ospita 2 triplette gli enzimi cercano nel citoplasma il tRNA gli enzimi cercano nel citoplasma il tRNA

con l’anticodone corrispondente e lo con l’anticodone corrispondente e lo complementano al primo codone, complementano al primo codone,

poi il secondo tRNA con il secondo poi il secondo tRNA con il secondo codonecodone

amac amac

tRNA

mRNA

sintesi proteine: terza tappasintesi proteine: terza tappa altri enzimi legano altri enzimi legano

l’amminoacido del primo l’amminoacido del primo tRNA a quello del secondotRNA a quello del secondo

il primo tRNA si allontana e il primo tRNA si allontana e l’mRNA scivola inserendo l’mRNA scivola inserendo nel ribosoma un altro nel ribosoma un altro codone da complementare codone da complementare con il tRNA corrispondentecon il tRNA corrispondente

al terzo amminoacido al terzo amminoacido vengono legati il secondo e vengono legati il secondo e il primoil primo

il secondo tRNA si il secondo tRNA si allontana, ecc.allontana, ecc.

1-riconoscimentocodone

2- formazione legame peptidico

3- traslocazione

Dogma centrale della biologiaDogma centrale della biologia

L’informazione L’informazione genetica fluisce in genetica fluisce in una sola direzioneuna sola direzione

dal DNA (programma) dal DNA (programma) che si autoduplica alche si autoduplica al

mRNA che viene mRNA che viene sintetizzato su sintetizzato su stampo DNA stampo DNA (trascrizione) alla(trascrizione) alla

proteina (sintesi a proteina (sintesi a livello dei ribosomi)livello dei ribosomi)

Duplicazionedel DNA

Trascrizionesintesi mRNA

trasduzionesintesi della proteina