DNA replicazione
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Biology
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12th Grade
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Practice Problem
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Medium
Mario Mauro
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63 Slides • 16 Questions
1
Capitolo B2 Il DNA
1
LEZIONE 2 La struttura del DNA
2.1 La struttura primaria del DNA
Il DNA è una biomolecola polimerica i cui monomeri sono
detti desossiribonucleotidi e sono formati da tre
componenti:
▪ un gruppo fosfato (PO4
2–), che conferisce al DNA una
carica negativa
▪ uno zucchero a cinque atomi di carbonio, il
desossiribosio
▪ una base azotata
2
Capitolo B2 Il DNA
2
LEZIONE 2 La struttura del DNA
Le basi azotate costituiscono la porzione variabile dei
desossiribonucleotidi e possono essere di quattro tipi:
▪ la citosina (C) e la timina (T) appartengono alla
famiglia delle pirimidine, che contengono un singolo
anello di atomi di carbonio e azoto
▪ l’adenina (A) e la guanina (G) appartengono alla
famiglia delle purine, che contengono due anelli
condensati
3
Capitolo B2 Il DNA
3
LEZIONE 2 La struttura del DNA
4
Capitolo B2 Il DNA
4
LEZIONE 2 La struttura del DNA
LA DIREZIONALITÀ DEI FILAMENTI
I nucleotidi sono uniti da un legame covalente chiamato
legame fosfodiestere, o ponte fosfodiestere, in cui il
gruppo fosfato fa da ponte tra i due nucleotidi
Un filamento di DNA presenta due caratteristiche principali:
▪ uno “scheletro” formato dagli zuccheri e dai gruppi
fosfato dei desossiribonucleotidi
▪ una serie di basi variabili che si proiettano all’esterno
dello scheletro a partire da ciascuno zucchero
5
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
6
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
7
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
Ciascun filamento di DNA ha una direzionalità o polarità e
la molecola presenta due estremità 5′ e 3′ distinte:
▪ a un’estremità lo zucchero desossiribosio ha un
gruppo fosfato libero sul carbonio 5′
▪ all’estremità opposta il desossiribosio presenta un
gruppo ossidrilico libero sul carbonio 3′
La sequenza dei nucleotidi è sempre riportata nella
direzione 5′→3′ e costituisce la struttura primaria dell’acido
nucleico
8
Capitolo B2 Il DNA
8
LEZIONE 2 La struttura del DNA
2.2 I primi indizi sulla struttura secondaria del DNA
Nel 1953 James Watson e Francis Crick proposero un
modello per la struttura secondaria del DNA, che si
proponeva di spiegare alcune importanti osservazioni sul
DNA emerse negli anni precedenti:
▪ la struttura dei nucleotidi era nota e si sapeva che il
DNA polimerizza attraverso la formazione di legami
fosfodiestere, formando una molecola con uno
scheletro zucchero-fosfato
9
Capitolo B2 Il DNA
9
LEZIONE 2 La struttura del DNA
▪ secondo le regole di Chargaff, in una molecola di
DNA il numero di purine doveva essere uguale al
numero di pirimidine (A = T, G = C)
▪ con la cristallografia a raggi X, Rosalind Franklin e
Maurice Wilkins erano riusciti a calcolare le distanze
tra i gruppi di atomi nella molecola di DNA; tre valori
di distanze si ripetevano in modo costante (0,34 nm,
2,0 nm e 3,4 nm); la molecola del DNA doveva quindi
possedere una struttura a elica, regolare e ripetitiva
10
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
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Capitolo B2 Il DNA
11
LEZIONE 2 La struttura del DNA
2.3 Il modello di Watson e Crick
Watson e Crick costruirono con il filo metallico una serie di
modelli strutturali, con i quali presero in esame diversi tipi
di configurazioni:
▪ la distanza di 2,0 nm dagli studi cristallografici poteva
rappresentare l’ampiezza dell’elica
▪ 0,34 nm poteva essere la distanza tra le basi impilate
Come si spiegava dunque la distanza di 3,4 nm,
esattamente dieci volte la distanza tra una singola coppia di
basi?
12
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
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Capitolo B2 Il DNA
13
LEZIONE 2 La struttura del DNA
LA STRUTTURA A DOPPIA ELICA
Nel modello di Watson e Crick coerente con tutte le
evidenze sperimentali note:
▪ due filamenti sono appaiati con gli scheletri zucchero-
fosfato verso l’esterno e le basi all’interno
▪ le basi tra uno scheletro e l’altro, dette
complementari, formano coppie purina-pirimidina
tenute insieme da legami a idrogeno: tre legami a
idrogeno tra G e C, due tra A e T
▪ i due filamenti di DNA sono orientati in direzioni
opposte, cioè sono antiparalleli (5′→3′ e 3′→5′)
14
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
15
Capitolo B2 Il DNA
15
LEZIONE 2 La struttura del DNA
Quando sono verificate tutte le condizioni precedenti, i
filamenti antiparalleli si avvolgono a formare una doppia
elica simile a una scala a chiocciola
Creando questo modello, Watson e Crick avevano di fatto
scoperto il principio dell’appaiamento tra basi
complementari (o appaiamento di Watson-Crick), che si
realizza tra le coppie A-T e G-C e che rende conto delle
regole empiriche formulate da Chargaff
16
Capitolo B2 Il DNA
16
LEZIONE 2 La struttura del DNA
AVVOLGIMENTO E STABILIZZAZIONE DELLA DOPPIA ELICA
Nella cellula il doppio filamento del DNA si avvolge a elica in
modo da ridurre al minimo i contatti tra le basi apolari e le
molecole d’acqua circostanti
I vincoli fisici imposti da queste interazioni causano un
avvolgimento dell’elica ogni 10 coppie di basi, cioè ogni 3,4
nm (la distanza osservata da Franklin e Wilkins)
17
Capitolo B2 Il DNA
17
LEZIONE 2 La struttura del DNA
I due filamenti sono stabilizzati dall’impilamento delle basi
(base stacking): la parte interna della doppia elica, apolare,
è schiacciata come in un sandwich tra i gruppi fosfato,
carichi negativamente e rivolti verso l’esterno
La presenza dei gruppi fosfato rende la doppia elica
complessivamente idrofila e quindi solubile in ambiente
acquoso
Il profilo esterno dell’elica presenta due solchi di ampiezza
diversa, un solco maggiore e un solco minore
18
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 2 La struttura del DNA
19
Capitolo B2 Il DNA
19
LEZIONE 2 La struttura del DNA
2.4 Dalla struttura secondaria alla struttura terziaria
Come le proteine, anche il DNA si ripiega in una struttura
tridimensionale compatta detta struttura terziaria
Quando il DNA si avvolge troppo, o troppo poco, rispetto al
numero di coppie di basi per giro dell’elica, può ripiegarsi su
se stesso a formare strutture tridimensionali chiamate
superavvolgimenti
20
Capitolo B2 Il DNA
20
LEZIONE 2 La struttura del DNA
21
Capitolo B2 Il DNA
21
LEZIONE 2 La struttura del DNA
Il DNA delle cellule eucariote e di alcuni archebatteri forma
strutture terziarie avvolgendosi intorno a proteine
specializzate, chiamate istoni
I complessi di DNA e istoni permettono il compattamento del
DNA in unità strutturali discrete, i cromosomi condensati,
che possono muoversi durante la divisione cellulare e che
contribuiscono alla capacità di immagazzinare e trasmettere
l’informazione ereditaria
22
Capitolo B2
LEZIONE 3
La replicazione del DNA
23
Capitolo B2 Il DNA
23
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
3.1 Le ipotesi sul meccanismo di replicazione del DNA
Watson e Crick si resero conto immediatamente che la
complementarità tra le basi indicava un modo in cui il DNA
poteva essere copiato nel processo di duplicazione o
replicazione del DNA:
▪ i filamenti esistenti di DNA potevano servire come
stampo per la produzione di nuovi filamenti
▪ i nucleotidi potevano essere aggiunti seguendo le
regole dell’appaiamento tra basi complementari
24
Multiple Select
Di cosa si resero conto Watson & Crick?
un filamento poteva servire da stampo per un nuovo filamento
a complementarietà delle basi poteva servire alla produzione di un nuovo filamento
il DNA era alla base della produzione delle proteine
la DNA polimerasi aggiungeva casualmente nucleotidi al nuovo filamento sontetizzato
25
Capitolo B2 Il DNA
24
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
TRE IPOTESI ALTERNATIVE
A metà del secolo scorso furono proposte tre ipotesi
alternative per spiegare la replicazione del DNA:
▪ replicazione semiconservativa: i filamenti originari
(o filamenti parentali) del DNA si separano e ognuno
è impiegato come stampo per la sintesi di un nuovo
filamento; ciascuna nuova molecola di DNA consiste
quindi di un filamento preesistente e di uno
neosintetizzato
26
Capitolo B2 Il DNA
25
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
▪ replicazione conservativa: le basi di entrambi i
filamenti si svincolano temporaneamente dall’elica,
servendo come stampo per la sintesi di un’elica
interamente nuova
▪ replicazione dispersiva: la doppia elica originaria è
frammentata in piccoli segmenti, ognuno replicato con
un meccanismo semiconservativo o conservativo; i
frammenti sono saldati in due molecole di DNA, che
contengono quindi un misto di segmenti parentali e di
segmenti di nuova sintesi
27
Multiple Select
Quale modelli per la replicazione del DNA vengono proposti?
Replicazione semiconservativa
Replicazione conservativa
Replicazione
dispersiva
Replicazione randomica
28
Capitolo B2 Il DNA
26
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
L’ESPERIMENTO DI MESELSON E STAHL
Per testare le tre ipotesi di replicazione, era necessario
distinguere tra filamenti originari e neosintetizzati
Nel 1957, i ricercatori Meselson e Stahl fecero riprodurre
cellule di E. coli in presenza di due diversi isotopi
dell’azoto, in modo che i batteri li incorporassero nelle basi
azotate del proprio DNA:
▪ inizialmente (generazione 0) aggiunsero alla coltura
l’isotopo “pesante” 15N
▪ in seguito (generazione 1 e 2) aggiunsero l’isotopo
“leggero” 14N
29
Capitolo B2 Il DNA
29
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
30
Capitolo B2 Il DNA
27
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
Mediante centrifugazione, separarono quindi in base alla
densità le molecole di DNA delle tre generazioni
I risultati di Meselson e Stahl supportavano l’ipotesi della
replicazione semiconservativa, proposta dagli stessi
Watson e Crick:
▪ dopo una generazione tutte le molecole di DNA
avevano la stessa densità intermedia
▪ dopo due generazioni, apparve una banda
corrispondente alla densità più bassa, oltre a quella a
densità intermedia
31
Capitolo B2 Il DNA
28
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
32
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 3 La replicazione del DNA
33
Multiple Choice
Quale modello per la replicazione del DNA viene accettato dopo l'esperimento di MESELSON E STAHL?
Replicazione semiconservativa
Replicazione conservativa
Replicazione
dispersiva
Replicazione randomica
34
Capitolo B2 Il DNA
31
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
3.2 Un modello per la sintesi del DNA
Quali molecole e meccanismi sono responsabili dei processi
di copiatura del DNA?
LA DNA POLIMERASI
La DNA polimerasi, scoperta nel 1958, è l’enzima che
catalizza la sintesi del DNA attraverso la formazione di
legami fosfodiestere tra i nucleotidi:
▪ esistono diversi tipi di DNA polimerasi
▪ tutte le DNA polimerasi funzionano in un’unica
direzione e la sintesi del DNA procede sempre in
direzione 5′→3′
35
Capitolo B2 Il DNA
32
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
36
Multiple Select
La DNA polemerasi è un enzima che:
catalizza la formazione di legami fosfodieterici
Aggiunge nuovi nucleotidi all'estremità 3' del filamento in formazione
Aggiunge nuovi nucleotidi all'estremità 5' del filamento in formazione
può solo allungare filamenti preesistenti
37
Capitolo B2 Il DNA
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LEZIONE 3 La replicazione del DNA
Quando viene sintetizzato il DNA si forma una struttura,
chiamata bolla di replicazione, generata dallo svolgimento
momentaneo dell’elica e dall’allontanamento dei due
filamenti del DNA originario
Inizialmente, la bolla di replicazione si forma in
corrispondenza di una specifica sequenza di basi chiamata
origine della replicazione (una sola nei procarioti,
numerose negli eucarioti)
38
Capitolo B2 Il DNA
35
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
39
Match
Match the following
Inizio della replicazione del DNA
Procarioti
Eucarioti
Cromosoma circolare
Cromosomi lineari
Origine di replicazione
unica origine di replicazione
più origini di replicazione
Procarioti
Eucarioti
Origine di replicazione
unica origine di replicazione
più origini di replicazione
Procarioti
Eucarioti
40
Capitolo B2 Il DNA
34
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
La sintesi del nuovo DNA avviene in corrispondenza di una
regione di ciascuna bolla chiamata forcella di replicazione
(dalla forma a Y assunta dal DNA quando i due filamenti si
separano)
In ogni bolla di replicazione, la sintesi del nuovo DNA
avviene contemporaneamente in corrispondenza di
entrambe le forcelle di replicazione, cioè è bidirezionale
41
Multiple Select
Forcella di replicazione
In ogni bolla ne sono presenti due
in prossimità di esse si separano i due filamenti originari
la replicazione avviene solo presso una forcella di replicazione
Non tutte le bolle di replicazione presentano forcelle di replicazione
42
Capitolo B2 Il DNA
36
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
APERTURA DELLA DOPPIA ELICA E SINTESI DEL PRIMER
L’inizio della replicazione avviene mediante:
▪ la DNA elicasi che separa i due filamenti di DNA
utilizzando l’energia prodotta dall’idrolisi dell’ATP
▪ negli eucarioti, le proteine SSBP (single-strand
binding proteins) che si legano ai filamenti separati di
DNA evitando che si riavvolgano in una doppia elica
▪ le topoisomerasi, che tagliano il DNA distorto e
attorcigliato (a causa della separazione dei filamenti)
lasciando che i filamenti si srotolino, e poi li risaldano
43
Match
Match the following
DNA elicasi
Topoisomerasi
Single Strand Binding Proteins
Pinza di scorrimento
Apre il doppio filamento
favorisce il progredire della forcella
legano il filamento che non si richiude
tiene in posizione la DNA polimerasi
Apre il doppio filamento
favorisce il progredire della forcella
legano il filamento che non si richiude
tiene in posizione la DNA polimerasi
44
37
Capitolo B2 Il DNA
L’INIZIO DELLA REPLICAZIONE
1.
L’elica del DNA
viene aperta e
viene sintetizzato
il primer
2.
Inizia la sintesi
del nuovo
filamento di DNA
45
Capitolo B2 Il DNA
38
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
La DNA polimerasi non è in grado di iniziare la sintesi “da
zero” su un filamento stampo, ma può solo allungare
l’estremità 3′ di un filamento preesistente appaiato al
filamento stampo
Questa estremità 3′ è fornita da un breve filamento di RNA
chiamato primer, o innesco, che è complementare e
appaiato al filamento stampo di DNA
46
Capitolo B2 Il DNA
39
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
Il primer è sintetizzato dall’enzima primasi, appartenente
alla classe delle RNA polimerasi, che possono iniziare una
sintesi da zero su uno stampo
Una volta che il primer è appaiato, la DNA polimerasi può
iniziare ad aggiungere desossiribonucleotidi in direzione
5′→3′
Una proteina a forma di anello, chiamata pinza di
scorrimento, mantiene la polimerasi correttamente
posizionata sul DNA durante la sintesi
47
Open Ended
L'RNA primasi è un enzima che ha la funzione di:
48
Capitolo B2 Il DNA
40
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
FILAMENTO CONTINUO E FILAMENTO DISCONTINUO
La sintesi del DNA procede in due modi diversi su ciascun
filamento stampo:
▪ il filamento di DNA sintetizzato verso la forcella di
replicazione è chiamato filamento continuo, perché
la sua sintesi può procedere senza interruzioni nella
direzione in cui si sposta la forcella di replicazione
▪ l’altro filamento, chiamato filamento discontinuo,
deve essere sintetizzato nella direzione opposta,
allontanandosi dalla forcella di replicazione
49
Capitolo B2 Il DNA
41
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
50
Match
Match the following
leading strand
lagging strand
Coniugi Okazaki
filamento continuo
filamento discontinuo
autori della scoperta del meccanismo
filamento continuo
filamento discontinuo
autori della scoperta del meccanismo
51
Capitolo B2 Il DNA
42
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
Il filamento discontinuo viene sintetizzato in numerosi piccoli
frammenti, chiamati frammenti di Okazaki dal nome dei
loro scopritori
Questi frammenti vengono poi uniti tra loro dall’enzima DNA
ligasi, che catalizza la formazione di un legame
fosfodiestere tra le estremità 3′ e 5′ di frammenti adiacenti
52
43
Capitolo B2 Il DNA
LA SINTESI DEL FILAMENTO DISCONTINUO
NEI BATTERI
1.
Aggiunta del primer:
La primasi sintetizza il
primer di RNA
2.
Sintesi del primo frammento
di Okazaki: La DNA polimerasi
III sintetizza il primo frammento
di Okazaki del filamento
discontinuo procedendo in
direzione 5′→3′
3.
Sintesi del secondo
frammento di Okazaki:
La primasi e la DNA
polimerasi III sintetizzano
un altro frammento di
Okazaki
53
44
Capitolo B2 Il DNA
LA SINTESI DEL FILAMENTO DISCONTINUO
NEI BATTERI
4.
Sostituzione del primer:
La DNA polimerasi I
rimuove i ribonucleotidi del
primer e li sostituisce con
desossiribonucleotidi in
direzione 5′→3′
5.
Saldatura dei frammenti:
La DNA ligasi unisce i
desossiribonucleotidi
adiacenti con un legame
fosfodiestere
54
Match
Match the following
Frammenti di Okazaki
DNA polimerasi I
Ligasi
Legami fosfodiesterici
sostituisce il primer con DNA
Frammenti di DNA del lagging strand
Elimina il primer
Enzima che congiunge i frammenti
Ligasi
DNA polimerasi I
Frammenti di DNA del lagging strand
Elimina il primer
Enzima che congiunge i frammenti
Ligasi
DNA polimerasi I
55
Capitolo B2 Il DNA
45
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
IL REPLISOMA
La sintesi del filamento continuo e quella del filamento
discontinuo avvengono in modo strettamente coordinato
Gli enzimi e le altre proteine che partecipano alla sintesi del
DNA cooperano in una complessa macchina molecolare
chiamata replisoma o complesso di replicazione, una
struttura altamente dinamica
56
Capitolo B2 Il DNA
46
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
57
Capitolo B2 Il DNA
48
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
3.3 La replicazione dei telomeri
IL PROBLEMA DELLA REPLICAZIONE DELLE ESTREMITÀ
CROMOSOMICHE
La regione all’estremità di un cromosoma eucariote è
chiamata telomero
58
Capitolo B2 Il DNA
49
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
La DNA polimerasi può completare la sintesi del filamento
continuo
L’ultima porzione del filamento discontinuo, invece, non può
essere replicata perché risulta troppo corta per permettere
la sintesi di un nuovo primer
L’estremità non replicata rimane a singolo filamento e viene
infine degradata: il risultato è un progressivo
accorciamento dei telomeri
59
50
Capitolo B2 Il DNA
L’ACCORCIAMENTO DEI CROMOSOMI
DURANTE LA REPLICAZIONE DEL DNA
1.
Il filamento discontinuo si
avvicina al completamento:
La DNA polimerasi sintetizza
l’ultimo frammento di Okazaki
del filamento discontinuo. Un
enzima (non mostrato)
degrada l’ultimo primer
2.
Il filamento discontinuo è
troppo corto: Dopo che il
primer è stato rimosso, la
porzione terminale del
filamento stampo non viene
replicata
60
Open Ended
in quale dei due filamenti di nuova sintesi si assiste all'accorciamento?
61
Capitolo B2 Il DNA
51
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
IL RUOLO DELLA TELOMERASI
I telomeri sono formati da brevi sequenze di basi ripetute
innumerevoli volte (es. TTAGGG negli esseri umani)
L’enzima telomerasi replica il DNA telomerico:
▪ impiegando uno stampo di RNA che è parte
integrante dell’enzima stesso
▪ agendo in un numero limitato di tipi cellulari
62
Multiple Select
la telomerasi
Contiene al suo interno uno stampo di RNA
Allunga il filamento originiario
Allunga il filamento di nuova sintesi
è attiva in tutte le cellule
63
Capitolo B2 Il DNA
52
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
Negli esseri umani, la telomerasi è presente principalmente
nelle cellule che producono i gameti e nelle cellule staminali,
ma non nella maggior parte delle cellule somatiche
I cromosomi delle cellule somatiche diventano quindi
gradualmente sempre più corti e questo progressivo
accorciamento dei telomeri contribuisce al fenomeno
dell’invecchiamento
64
Open Ended
In quali cellule si assiste all'accorciamento dei cromosomi?
65
Capitolo B2 Il DNA
53
LEZIONE 3 La replicazione del DNA
TELOMERASI E CELLULE TUMORALI
La maggior parte delle cellule tumorali contiene una
telomerasi attiva, una delle modifiche chiave che
potrebbero permettere alle cellule tumorali di dividersi in
modo illimitato
Sono in corso ricerche per valutare se farmaci in grado di
bloccare la telomerasi possano essere efficaci nella terapia
antitumorale
66
Capitolo B2
LEZIONE 4
La riparazione di errori e danni
nel DNA
67
Capitolo B2 Il DNA
55
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
4.1 La correzione degli errori durante la sintesi del DNA
La DNA polimerasi lavora molto in fretta ed è molto
accurata:
▪ in tutti gli organismi l’incidenza di errori durante la
replicazione del DNA è di circa un
desossiribonucleotide sbagliato ogni miliardo (109)
68
Capitolo B2 Il DNA
56
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
Le cellule dispongono di accurati meccanismi di
correzione degli errori che possono verificarsi durante la
replicazione
Le mutazioni che possono sfuggire a questi sistemi di
correzione e riparazione rappresentano la causa principale
dello sviluppo di tumori
69
Capitolo B2 Il DNA
57
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
IL MECCANISMO DI CORREZIONE DI BOZZE
Si stima che la DNA polimerasi inserisca un
desossiribonucleotide sbagliato ogni 100 000
Questa incidenza deve essere ulteriormente ridotta dal
momento che l’effettiva frequenza di errori nella replicazione
è molto più bassa (1 su 109nucleotidi)
70
Capitolo B2 Il DNA
58
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
Una parte della DNA polimerasi si comporta infatti da
esonucleasi e rimuove i desossiribonucleotidi sbagliati, che
riconosce perché provocano un appaiamento errato, o
mismatch, tra i nucleotidi dei due filamenti
La capacità della DNA polimerasi di riconoscere e rimuovere
gli errori è chiamata correzione di bozze (proofreading)
71
Capitolo B2 Il DNA
59
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
72
Open Ended
Qual è il meccanismo della correzione di bozze?
73
Capitolo B2 Il DNA
60
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
In una piccola percentuale di casi la DNA polimerasi lascia
una base appaiata in modo errato all’interno del filamento
neosintetizzato e va oltre
Entrano quindi in azione altre proteine deputate alla
riparazione delle anomalie di appaiamento che
permettono la rimozione del DNA contenente l’errore
La DNA polimerasi poi sintetizza il DNA mancante,
utilizzando il filamento originario come stampo, e la DNA
ligasi lo salda al filamento preesistente
74
Capitolo B2 Il DNA
61
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
4.2 La riparazione del DNA danneggiato
Altri meccanismi intervengono per riparare i danni che la
molecola di DNA può subire successivamente
I geni possono essere danneggiati da diversi agenti tra cui:
▪ luce solare
▪ raggi X
▪ composti chimici come i radicali liberi
75
Multiple Select
Quali sono le cause della formazione di dimeri Timina-Timina?
Raggi UV
Raggi X
Rumore
Sostanze chimiche (radicali liberi)
76
Capitolo B2 Il DNA
62
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
Uno dei meccanismi sviluppati dagli organismi per riparare il
DNA danneggiato è la riparazione per escissione dei
nucleotidi, che provvede a riparare i danni causati
dall’esposizione alla luce ultravioletta (UV)
La radiazione UV può causare la formazione di legami
covalenti tra basi pirimidiniche adiacenti sullo stesso
filamento di DNA (es. dimeri di timina) che bloccano la
DNA polimerasi
77
Capitolo B2 Il DNA
63
LEZIONE 4 La riparazione di errori e danni nel DNA
78
64
Capitolo B2 Il DNA
LA RIPARAZIONE PER ESCISSIONE DEI NUCLEOTIDI
1.
Individuazione dell’errore: Un complesso di
proteine rileva l’irregolarità nella struttura del DNA
2.
Taglio del DNA: Un enzima taglia il DNA ai due
lati della regione danneggiata
3.
Escissione dei nucleotidi: Una DNA elicasi
svolge l’elica e rimuove la regione danneggiata
4.
Sostituzione dei nucleotidi: La DNA polimerasi
colma la lacuna sintetizzando il tratto di DNA
mancante
5.
Unione dei nucleotidi: La DNA ligasi lega il tratto
di DNA neosintetizzato al filamento preesistente
79
Open Ended
Come avviene la riparazione per escissione?
Capitolo B2 Il DNA
1
LEZIONE 2 La struttura del DNA
2.1 La struttura primaria del DNA
Il DNA è una biomolecola polimerica i cui monomeri sono
detti desossiribonucleotidi e sono formati da tre
componenti:
▪ un gruppo fosfato (PO4
2–), che conferisce al DNA una
carica negativa
▪ uno zucchero a cinque atomi di carbonio, il
desossiribosio
▪ una base azotata
Show answer
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