DNA Flashcards
Cosa si intende con ereditarietà?
Quando si parla di ereditarietà si fa riferimento ai meccanismi che portano al trasferimento delle informazioni, dei geni, attraverso le generazioni.
Da chi vennero chiariti i meccanismi dell’ereditarietà?
I meccanismi dell’ereditarietà vennero per la prima volta chiariti nel 1866 da Mendel
Da chi venne chiarita la struttura del DNA?
La struttura del DNA venne chiarita nel 1952(circa cento anni dopo) da Watson e Crick.
Chi usò per la prima volta il termine “gene”?
Johanssen .
Quando iniziarono gli esperimenti che chiarirono il ruolo del DNA? Quale fu il primo?
Gli esperimenti che chiarirono il ruolo del DNA come molecole dell’informazione iniziarono negli anni Venti.
Il primo di questi esperimenti fu quello di Griffith
nel 1928.
A cosa lavorava Griffith? Cosa scoprì?
Lavorava alla formulazione di vaccini contro le polmoniti batteriche con un ceppo patogeno di un batterio che causava le polmoniti chiamato Streptococcus Pneumoniae; si trovò a lavorare con due ceppi di questo batterio, un ceppo che era virulento e un ceppo avirulento. Griffith osservò anche che quando iniettava batteri virulenti nella cavia questa moriva, quando iniettava il ceppo avirulento la cavia non moriva, quando uccideva con calore i batteri
virulenti e li iniettava nella cavia questa non si ammalava di polmonite, ma se per caso iniettava insieme nella cavia batteri virulenti uccisi con il calore
con batteri avirulenti vivi in essa si determinava una polmonite sperimentale e la morte. Per cui Griffith ipotizzò che qualcosa, che lui chiamò fattore trasformante, potesse essere trasferito dal ceppo virulento al ceppo avirulento rendendolo quindi virulento.
Cosa ipotizzo Avery? Cosa fece nel suo esperimento? Furono accolti bene i ricultati?
Avery propose che il fattore trasformante di cui parlava Griffith fosse il DNA.
Avery frazionò i diversi componenti del ceppo virulento e li trattò separatamente, una volta con enzimi che degradavo le proteine, una volta con enzimi che degradavano il DNA, una volta con enzimi che degradavano l’RNA, una volta con enzimi che degradavano i lipidi, ecc., dopo questi trattamenti enzimatici Avery iniettò nella cavia il materiale che aveva ottenuto e si accorse che la capacità di generare polmonite nella cavia veniva persa solo
quando il materiale isolato dal ceppo virulento veniva trattato con enzimi che degradavano DNA, per cui i risultati di questo esperimento fecero concludere a Avery che questo fattore trasformante identificato da Griffith in effetti fosse riferito al DNA.
Furono accolti con scetticismo, si ipotizzò anche che la preparazione di enzima che degradava il DNA (DNAsi) utilizzata da Avery fosse contaminata da proteasi,
cioè enzimi che degradavano le proteine.
Cosa fecero Hershey e Chase?
Hershey e Chase sfruttarono l’infezione
provocata nelle cellule batteriche da alcuni visus che infettano i batteri, chiamati
batteriofagi; questi virus sono costituiti da un materiale proteico che si trova all’esterno e
dal materiale genetico del virus, che dipende dai virus, può essere DNA o RNA (in particolare i batteriofagi contenevano come materiale genetico il DNA). marcarono con isotopi radioattivi il DNA del batteriofago e le proteine del batteriofago separatamente, in particolare le proteine le marcarono con zolfo radioattivo, anche perché lo zolfo è presente sulle proteine e non sul DNA, mentre il
DNA fu marcato con fosforo radioattivo. Lasciarono che questi batteriofagi marcati producessero l’infezione nella cellula batterica, poi inserirono questi batteri
con il batteriofago all’interno di un tubo da centrifuga e poco dopo l’inizio dell’infezione agitarono fortemente il contenitore che conteneva questa preparazione di batteri e batteriofagi per separare la cellula batterica, in cui era entrato un componente del batteriofago, da quello che del batteriofago era rimasto fuori, raccolsero poi le cellule batteriche, le precipitarono per centrifugazione e misurarono la radioattività del precipitato, cioè della cellula batterica che aveva subito l’infezione e che conteneva quanto del virus del batteriofago era stato inserito all’interno. In questo modo si accorsero che la radioattività della cellula batterica infettata dal batteriofago non era relativa allo zolfo ma era relativa al fosforo, quindi stabilirono che il
materiale genetico del batteriofago era costituito da DNA e non da proteine.
Cosa identificò Levenne? Quale ipotesi fece Sulla costituzione del DNA? Quest’ultima ipotesi era valida?
Levene per la prima volta identificò i componenti che organizzavano i nucleotidi nelle molecole di DNA e di RNA, stabilì che all’interno di queste molecole c’erano i nucleotidi che erano costituiti da tre componenti che avevano rapporto 1:1:1, cioè erano presenti la base azotata, lo zucchero pentoso e il gruppo fosfato.
Ipotizzò ipotizzò che il DNA fosse costituito da una tetranucleotide.
Quest’ultima ipotesi non era valida.
Cosa stabilì Chargraff?
Stabilì che i rapporti molari tra la somma delle basi puriniche e la somma delle basi pirimidiniche era uguale, inoltre stabilì che la percentuale della base
purinica adenina era uguale alla percentuale della base pirimidinica timina, mentre la percentuale della base purinica guanina era uguale alla percentuale della base pirimidinica citosina.
Com’è fatto il DNA?
Il DNA è una molecola a doppia elica destrogira (avvitata verso destra). La doppia elica è costituita da due filamenti polinucleotidici. I filamenti che
organizzano questa doppia elica, sono antiparalleli.
Come si chiama il legame tra due nucleotidi? Come avviene? Come deve essere il nucleotide che fornisce il gruppo -OH?
Si chiama 5-3 fosfodiestere.
Il legame si forma quando un gruppo OH sul nucleotide si lega con il gruppo fosfato centrale di un altro nucleotide.
Il nucleotide che fornisce il carbonio 5 deve presentarsi sempre come nucleotide trifosfato perché quando si forma questo legame, il distacco dei due gruppi fosfato terminali libera una quantità di energia sufficiente a guidare la formazione del legame.
Dove si trovano gli zuccheri nel DNA? Le basi azotate?
Gli zuccheri in quanto idrofili si trovano all’esterno, mentre le basi azotate idrofobiche sono rivolte verso l’interno.
In che modo interagiscono i due filamenti?
I due filamenti interagiscono tra loro grazie alla formazione di ponti a idrogeno fra le basi azotate.
In che modo si accoppiano le basi?
L’adenina è sempre accoppiata alla timina con 2 ponti a idrogeno, mentre la guanina è sempre accoppiata alla
citosina con 3 ponti a idrogeno.
Quali conformazioni di DNA esistono? Come sono?
Esistono modello A, B e Z.
Il DNA “A” ha un diametro più grande e un’altezza ridotta.
Il DNA “Z” ha un diametro ridotto e un’altezza maggiore; è avvolto al contrario, sinistrorso.
Il DNA “B” è quello studiato da Watson e Crick.
Quali meccanismi vennero ipotizzati per la duplicazione del DNA?
- Duplicazione semiconservativa: ogni filamento della doppia elica funziona da stampo per la sintesi di un filamento complementare (modello effettivo di duplicazione del DNA);
- Duplicazione conservativa: l’intera doppia elica serve da stampo per la sintesi di una doppia elica completamente nuova;
- Duplicazione dispersiva: pezzi della doppia elica funzionano da guida per la sintesi di pezzi nuovi della doppia elica, per cui alla fine da una doppia elica se ne ottenevano due ciascuna delle quali era costituita da
pezzi vecchi e pezzi nuovi.
Cosa fecero nel loro esperimento Meselson e Stahl? Cosa scoprirono?
Utilizzarono delle cellule procariotiche, in particolare
delle cellule di “escherichia coli”, che vennero fatte crescere in un mezzo che conteneva un isotopo pesante dell’azoto. Crescendo in questo ambiente, le cellule iniziarono ad incorporare azoto pesante nel loro DNA. Questi ricercatori provarono ad estrarre il DNA e a centrifugarlo in una provetta di cloruro di cesio (quindi in gradiente di densità), per cui questo DNA si stratificò ad una certa altezza nella provetta. Dai risultati affermarono che la banda corrispondente a questo DNA è relativa a DNA pesante. Successivamente la cultura procariotica con
DNA pesante venne trasferita in un mezzo che conteneva l’isotopo normale dell’azoto, ed allora i batteri iniziarono ad incorporare nel loro DNA l’isotopo
leggero dell’azoto. Dopo 20 min (corrispondono al ciclo di duplicazione di quella cellula procariotica) e dopo 40 min (due cicli di duplicazione) dal
trasferimento della cultura batterica del mezzo che conteneva azoto normale, provarono a estrarre DNA. Ottennero i seguenti risultati:
- Dopo il primo ciclo di duplicazione: ottennero una sola banda di DNA; le nuove doppie eliche erano tutte uguali, una costituita da un filamento con l’isotopo pesante e una costituita da un filamento con l’isotopo
leggero. Per cui quando centrifugarono questo DNA, era tutto costituito da doppie eliche con la stessa densità, che però era più bassa rispetto alla densità del DNA pesante.
- Dopo il secondo ciclo: ogni nuova doppia elica, costituita da un filamento vecchio ed uno nuovo, venne utilizzata per sintetizzare due nuove doppie eliche con l’isotopo normale dell’azoto. Per cui dopo 40
min dal trasferimento nel mezzo contente l’isotopo normale dell’azoto, si ottennero delle doppie eliche completamente leggere e doppie eliche che contenevano un filamento pesante ed uno leggero. Centrifugando le bande furono 2.
Questo risultato sperimentale permise di escludere la duplicazione conservativa e quella dispersiva perchè: alla fine del primo ciclo, se ci fosse stata una duplicazione di tipo conservativo, avremmo dovuto ottenere due bande; dopo altri 20 min, nel caso della teoria dispersiva, si dovevano avere due nuovi
filamenti e quindi avremmo dovuto ottenere una sola banda con densità più leggera a quella ottenuta precedentemente. Di conseguenza la duplicazione doveva essere semiconservativa.
In quale fase del ciclo cellulare si duplica il DNA?
Nella fase S.
Quali momenti si individuano nella divisione cellulare?
- Fase iniziale
- Fase di allungamento: i nucleotidi vengono legati l’uno all’altro
- Fase di terminazione (unica fase non totalmente chiarita)
Da dove parte la duplicazione?
Parte sempre da punti ben precisi del cromosoma che si chiamano origini di duplicazione.
Quante origini di duplicazione ci sono nei procarioti? Negli eucarioti?
Nel cromosoma procariotico c’è una sola origine e la duplicazione parte da questo punto e procede in entrambe le direzioni rispetto a questo. Nei cromosomi eucariotici le origini di duplicazione sono tante e rispetto ad ogni origine la duplicazione avviene sia in una direzione che nell’altra.
Cosa si trova nelle origini di duplicazione dei procarioti?
Nei procarioti, a livello dell’origine si individuano delle sequenze caratteristiche: sequenze costituite dalla ripetizione di 13 nucleotidi e sequenze di più piccole dimensioni costituite dalla ripetizione di 9 nucleotidi; tutte queste sequenze si trovano all’interno dell’origine di duplicazione delle cellule procariotiche.
Cosa si trova nelle origini di duplicazione dei eucarioti?
Pare che esistano delle sequenze con significati funzionali simili a quello delle sequenze nell’origine di duplicazione delle cellule procariotiche.
Cos’è la PCR?
La PCR (reazione di polimerizzazione a catena) è una tecnica di laboratorio che serve ad amplificare, per scopi analitici, determinate sequenze di DNA. Durante questo processo deve avvenire la duplicazione del DNA e in quel caso non si aggiunge l’elicasi ma si riscalda la miscela di reazione perché il calore fornisce l’energia necessaria alla rottura dei ponti a idrogeno.
Che problema si sviluppa quando agisce l’eleicasi?
Quando l’elicasi inizia ad aprire la doppia elica a valle della forca di replicazione si determinano dei super avvolgimenti. Questo problema è detto topologico e viene risolto da enzimi che si chiamano topoisomerasi, che intervengono in momenti diversi e risolvono il
problema in quanto hanno la capacità di tagliare un filamento, fare passare l’altro e poi ricucire (operazioni taglia e cuci per disavvolgere).
Quali proteine intervengono dopo che i filamenti sono stati separati?
Una volta che i filamenti sono stati separati intervengono le proteine SSP (come se rivestissero i due filamenti): evitano che questi si riappaino ed evitano che vadano incontro a degradazione .
Quali enzimi sono coinvolti nell’appaiamento dei nucleotidi? Che caratteristiche hanno?
Gli enzimi coinvolti nella polimerizzazione dei nucleotidi si chiamano DNA polimerasi (formano il filamento polinucleotidico).
Hanno 2 caratteristiche:
1. Tutte lavorano nella direzione 5’- 3’ (per motivi energetici)
2. Richiedono sempre un terminale che ha un OH in posizione 3
Come agisce la DNA polimerasi? Perchè?
La DNA polimerasi lega il carbonio 5 del nuovo nucleotide al gruppo OH in posizione 3: in questo caso la sintesi procede nella direzione 5’- 3’.
Se legasse il gruppo OH in posizione 3 del nuovo nucleotide al carbonio 5, la sintesi procederebbe dalla direzione 3’ verso quella 5’ e non ci sarebbe idrolisi del pirofosfato (passaggio importante perché rilascia l’energia che guida il processo di polimerizzazione).
L’idrolisi dei due gruppi fosfato può avvenire soltanto se il nucleotide viene aggiunto al terminale 3’.
Cos’è l’attività esonucleatica? Come funziona?
L’attività esonucleatica nella direzione 3’-5’ è nota come attività di correzione di bozze (l’hanno solo alcune DNA polimerasi): quando le DNA polimerasi iniziano a legare nucleotidi e si verifica che il nucleotide inserito è stato appaiato male con il nucleotide del filamento stampo, lo staccano. Questo nucleotide staccato non è più nucleotide precursore, non ha più il trifosfato (l’ha perso quando è stato aggiunto alla catena polinucleotidica) e dunque non si potrà più attaccare.
Quante DNA polimerasi esistono?
Nelle cellule procariotiche esistono 3 DNA polimerasi: DNA polimerasi I, II e III (la più importante). Negli eucarioti sono 11, indicate con le lettere dell’alfabeto greco. Quelle più importanti per il processo di allungamento sono la DNA polimerasi delta e la DNA polimerasi epsilon. Quella alfa è coinvolta nella sintesi del primer, innesco richiesto nell’attività delle DNA polimerasi.
Cosa richiede la duplicazione semiconservativa?
La duplicazione semiconservativa richiede determinate condizioni:
- Nucleotidi trifosfato
- Dna preesistente
- Complesso di duplicazione
- Primer (punto di partenza per la duplicazione)
- Numerose proteine
Cos’è un replicone?
E’ il segmento di Dna copiato a partire da
un’unica origine di replicazione.
Cos’è la bolla di replicazione? Che forma assume?
E’ la zona in cui avviene l’effettiva sintesi del DNA.
Alle due estremità della bolla la molecola assume una forma a Y detta forcella di duplicazione, che costituisce il sito della sintesi.
Questo processo di duplicazione coinvolge cromatidi fratelli o cromatidi omologhi? Che differenza c’è tra di essi?
Cromatidi fratelli.
- I cromatidi fratelli, sono ognuno la copia dell’altro, uniti da un’impalcatura proteica chiamata coesina, e rimarranno così fino all’anafase (poi dipende se si tratta di meiosi o mitosi). Prima della fase S ogni cromosoma si presenta come cromosoma monocromatidico, mentre dopo la fase S si presenta come cromosoma dicromatidico.
- I cromosomi omologhi, invece, non hanno origine da un processo di replicazione ma provengono uno da un genitore e uno dall’altro. Contengono gli stessi geni ma non necessariamente le stesse variabili geniche.
