Il favoloso viaggio alla scoperta del DNA

La struttura 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

Zucchero : desossiribosio

Gruppo fosfato

Base azotata

Desossiribosio

Fosfato

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:

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.

A = T

e

C = 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

Riffrazione ai raggi X della molecola di DNA ottenuta nel 1952 da Rosalind Franklin (1920-1958) e Maurice Wilkins.

Nobel per la medicina nel 1962 attribuito a Crick, Watson e Wilkins

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

~ 5000 paires de bases

In una cellula umana : 46 molecole di DNA

Ciascuna molecola di DNA si attorciglia su delle proteine (istoni) e forma un cromosoma.

DNA

Istoni

L‘insieme dei cromosomi forma la cromatina

Un cromosoma = una molecola di DNA + le proteine su cui si attorciglia.

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:

Doppia elica di DNA (2 nm di diametro)

Istoni

Linker«Perle di una collana»

Nucleosoma (10 nm di diametro)

Fibra elicoidale compatta (30 nm di diametro)

Superavvolgimento (300 nm di diametro)

Cromosoma in metafase

700nm

•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);

•essa è poi ripiegata in vario modo.

50 000 X 150 000 XFragmento di un cromosoma umano

Porzione del cromosoma 4

Il DNA è stato separato dalle proteine che gli sono normalmente associate.

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).

"It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material."

J. D. WATSON F. H. C. CRICK in "Molecular structure of Nucleic Acids" Nature, Vol 171, page 737, 1953

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)