Lezione 2

Question 1

Qual è la struttura molecolare delle purine e quali sono le due purine principali nel DNA?

Answer 1

Le purine hanno una struttura a doppio anello. Le due purine principali nel DNA sono l’adenina (A) e la guanina (G).

Question 2

Quali sono le differenze strutturali tra l’adenina e la guanina?

Answer 2

L’adenina ha un gruppo amminico sul C6, mentre la guanina ha un gruppo carbonilico sul C6 e un’ammina sul C2.

Question 3

Quali sono le pirimidine presenti nel DNA e nell’RNA e come differiscono tra loro?

Answer 3

Le pirimidine nel DNA sono citosina (C) e timina (T), mentre nell’RNA sono citosina (C) e uracile (U). La citosina ha un gruppo amminico sul C4, la timina ha un gruppo metile (CH3) sul C5, e l’uracile non ha il gruppo metile.

Question 4

Qual è la differenza chiave tra la timina nel DNA e l’uracile nell’RNA?

Answer 4

La timina ha un gruppo metile (CH3) sul C5, mentre l’uracile non lo possiede.

Question 5

Perché il legame tra adenina e timina è diverso da quello tra guanina e citosina?

Answer 5

L’adenina e la timina formano due legami a idrogeno, mentre la guanina e la citosina formano tre legami a idrogeno, rendendo quest’ultimo più forte e flessibile.

Question 6

Cosa rende la struttura del DNA stabile?

Answer 6

La stabilità del DNA è data dalle interazioni idrofobiche tra gli orbitali π delle basi aromatiche impilate e dai legami a idrogeno tra le basi appaiate.

Question 7

Qual è il ruolo degli zuccheri e dei gruppi fosfato nel DNA e nell’RNA?

Answer 7

Gli zuccheri si legano alle basi azotate tramite un legame ammino-glucidico, mentre i gruppi fosfato formano legami fosfodiesterici tra il C5 di uno zucchero e il C3 dello zucchero successivo, creando la catena polinucleotidica.

Question 8

Qual è la differenza tra il ribosio nell’RNA e il desossiribosio nel DNA?

Answer 8

Il ribosio nell’RNA ha un gruppo OH sul C2, mentre il desossiribosio nel DNA ha un atomo di idrogeno sul C2.

Question 9

Perché l’RNA è meno stabile del DNA?

Answer 9

L’RNA è meno stabile perché il gruppo OH sul C2 del ribosio lo rende più reattivo rispetto al desossiribosio del DNA.

Question 10

Qual è la direzione di polarità delle catene di acidi nucleici e perché è importante?

Answer 10

La direzione di polarità è dal 5’ al 3’. È importante perché durante la replicazione, i nucleotidi vengono aggiunti solo in questa direzione.

Question 11

Perché le catene di DNA sono antiparallele?

Answer 11

Le catene di DNA sono antiparallele per permettere l’appaiamento corretto delle basi azotate e mantenere la stabilità strutturale della doppia elica.

Question 12

Cos’è il solco maggiore del DNA e perché è cruciale per il riconoscimento della sequenza?

Answer 12

Il solco maggiore è una regione della doppia elica del DNA dove è più facile per le proteine riconoscere la sequenza delle basi grazie alla maggiore diversità di accettori e donatori di H e allo spazio disponibile.

Question 13

Qual è il passo della doppia elica del DNA e quante basi contiene un giro completo?

Answer 13

Il passo della doppia elica del DNA è di 3.4 nm, e un giro completo contiene circa 10.5 basi.

Question 14

Come è distribuita l’acqua attorno alla molecola di DNA?

Answer 14

L’acqua è presente all’esterno della catena polinucleotidica, legandosi ai gruppi fosfato, e riempie completamente il solco minore.

Question 15

Qual è la funzione delle proteine presenti nel solco maggiore del DNA?

Answer 15

Queste proteine possono riconoscere la sequenza delle basi del DNA senza dover rompere la struttura della doppia elica, grazie ai cambiamenti nella sequenza tra accettori e donatori di atomi di H.

Question 16

Quali fattori possono alterare la temperatura di melting del DNA?

Answer 16

La temperatura di melting può essere aumentata aggiungendo sali che schermano i gruppi fosfato o abbassata aggiungendo agenti catotropici che formano legami a idrogeno con l’acqua.

Question 17

Come influisce la lunghezza del DNA sulla sua temperatura di fusione?

Answer 17

Maggiore è la lunghezza del DNA, più alta è la temperatura di fusione, poiché i frammenti più lunghi hanno più legami da rompere.

Question 18

Perché la riappaiamento del DNA è più complesso rispetto alla denaturazione?

Answer 18

Il riappaiamento del DNA è più complesso perché le catene devono riconoscersi e formare nuovi legami, rendendo il processo più lento e dipendente dalla lunghezza e concentrazione delle molecole.

Question 19

Come si può ottenere una mappa degli enzimi di restrizione utilizzando l’elettroforesi?

Answer 19

La distanza percorsa dai frammenti di DNA nel gel è proporzionale al logaritmo della loro lunghezza. Questo permette di ordinare e identificare i frammenti in base alla loro lunghezza e quindi ottenere una mappa degli enzimi di restrizione.

Question 20

Come vengono nominate le sequenze di DNA riconosciute dagli enzimi di restrizione?

Answer 20

Le sequenze sono generalmente palindromiche e simmetriche rispetto al punto centrale. Gli enzimi di restrizione hanno nomi che riflettono il batterio da cui provengono e il numero dell’enzima.

Question 21

Qual è il principio della separazione dei frammenti di DNA durante l’elettroforesi?

Answer 21

I frammenti di DNA più piccoli migrano più rapidamente attraverso il gel rispetto ai frammenti più grandi a causa di minore attrito.

Question 22

Qual è la funzione degli enzimi di restrizione nei batteri?

Answer 22

Gli enzimi di restrizione sono utilizzati dai batteri per tagliare il DNA virale a sequenze specifiche, proteggendo così il batterio da infezioni virali. Essi riconoscono e tagliano sequenze specifiche di DNA.

Question 23

Cos’è la temperatura di melting del DNA?

Answer 23

La temperatura di melting è il punto in cui metà delle molecole di DNA sono denaturate e metà sono ancora appaiate. È un punto di transizione tra DNA denaturato e appaiato.

Question 24

Come evitano i batteri di tagliare il proprio DNA con gli enzimi di restrizione?

Answer 24

I batteri evitano di tagliare il proprio DNA modificando le sequenze riconosciute dagli enzimi di restrizione aggiungendo gruppi metili o zuccheri.

Question 25

Che cos’è la denaturazione del DNA e come si misura?

Answer 25

La denaturazione del DNA è il processo in cui i legami a idrogeno tra le due catene del DNA si rompono a causa dell’aumento della temperatura, aprendo la doppia elica. Si misura osservando l’aumento dell’assorbanza a 260 nm, che indica la separazione delle catene.

Question 26

Come si calcola la probabilità di trovare un sito di restrizione in un DNA casuale?

Answer 26

La probabilità si calcola elevando 1/4 al numero di basi del sito di restrizione riconosciuto dall’enzima. Ad esempio, per una sequenza di 4 basi, la probabilità è (1/4)^4.

Question 27

Qual è la differenza tra ‘estremità piatte’ ed ‘estremità coesive’ nei frammenti di DNA tagliati dagli enzimi di restrizione?

Answer 27

Le ‘estremità piatte’ sono tagli perpendicolari, mentre le ‘estremità coesive’ sono tagli sfalsati che possono accoppiarsi con altre estremità coesive complementari.

Question 28

Qual è la lunghezza delle sequenze riconosciute dagli enzimi di restrizione e come sono chiamate?

Answer 28

Le sequenze riconosciute possono essere di 4, 6, o 8 basi. Una sequenza di 4 basi è chiamata tetramero, una di 5 basi è un pentamero, e una di 6 basi è un esamero.

Question 29

Come influisce la composizione di guanina e citosina sulla temperatura di melting del DNA?

Answer 29

Poiché guanina e citosina formano tre legami a idrogeno tra loro, rispetto ai due tra adenina e timina, una maggiore quantità di guanina e citosina aumenta la temperatura di melting, rendendo il DNA più stabile.

Question 30

Come si formano le strutture a stem and loop nel DNA e nell’RNA?

Answer 30

Le strutture a stem and loop si formano quando due sequenze palindromiche si appaiano tramite legami a idrogeno, creando una struttura a stelo (stem) con un anello (loop) non appaiato. Nel DNA e nell’RNA, queste strutture si formano per evitare il contatto delle basi azotate con l’acqua e per ottimizzare l’impilamento delle basi.

Question 31

Quali sono le caratteristiche delle sequenze palindromiche che favoriscono la formazione di loop?

Answer 31

Risposta: Le sequenze palindromiche sono simmetriche rispetto al punto centrale e permettono il legame tra basi complementari su due catene, creando una struttura stabile. Tuttavia, per motivi sterici, il loop non può essere più corto di tre basi.

Question 32

In che modo le strutture pseudoknot influiscono sulla funzionalità del RNA?

Answer 32

Le strutture pseudoknot influenzano la funzionalità del RNA migliorando la sua stabilità e la capacità di formare complessi con altre molecole. Queste strutture aggrovigliate aiutano a prevenire il contatto delle basi azotate con l’acqua e migliorano l’impilamento delle basi.

Question 33

Qual è il ruolo della temperatura nel processo di denaturazione e riappaiamento del DNA durante l’ibridazione?

Answer 33

Durante l’ibridazione, l’aumento della temperatura provoca la denaturazione del DNA, separando le due catene. Alla diminuzione della temperatura, le catene si riappaiano, permettendo la formazione di filamenti iniziali e filamenti ibridi, aumentando così l’eterogeneità del campione.

Question 34

Come viene utilizzata la sonda fluorescente per identificare molecole di DNA specifiche?

Answer 34

Una sonda fluorescente è una molecola di DNA conosciuta che si lega a sequenze complementari nel campione. Quando la sonda si appaia con la sequenza complementare, emette fluorescenza, permettendo l’identificazione e l’isolamento della sequenza di interesse.

Question 35

Quali sono le principali differenze tra Omoduplex e Eteroduplex nell’ibridazione del DNA?

Answer 35

Omoduplex rappresenta un legame perfetto tra molecole identiche, con una maggiore stabilità e un numero massimo di legami a idrogeno. Eteroduplex indica un legame tra molecole non perfettamente complementari, più veloce ma meno stabile, tollerato cineticamente.

Question 36

In che modo l’ibridazione ad alta stringenza può rilevare mutazioni genetiche?

Answer 36

L’ibridazione ad alta stringenza può rilevare mutazioni confrontando l’appaiamento tra sonda e DNA target. Se c’è una mutazione anche di una sola base, la sonda non si appaierà completamente, indicando la presenza di una mutazione, come nel caso dell’anemia falciforme.

Question 37

Perché è importante posizionare la differenza tra sonda e filamento di DNA al centro per massimizzare l’effetto della sonda?

Answer 37

Posizionare le differenze al centro della sonda massimizza l’effetto della sonda perché le mutazioni centrali hanno un impatto maggiore sull’appaiamento rispetto alle differenze alle estremità, che potrebbero non impedire l’appaiamento in modo significativo.

Question 38

Come può l’ibridazione a bassa stringenza essere utilizzata per trovare sequenze simili tra specie diverse?

Answer 38

L’ibridazione a bassa stringenza consente di trovare sequenze simili ma non perfettamente complementari. Per esempio, una sonda di emoglobina umana può ibridare con una sequenza di emoglobina di un’altra specie, rilevando somiglianze tra le sequenze di DNA.

Question 39

In che modo i microarray possono essere usati per l’analisi dell’espressione genica?

Answer 39

I microarray possono analizzare l’espressione genica utilizzando migliaia di sonde diverse fissate su un supporto solido. Quando il campione di RNA si ibrida con le sonde, si ottiene un profilo di espressione genica che riflette la presenza e la quantità di specifici trascritti.

Question 40

Qual è il vantaggio dell’ibridazione del DNA su un supporto solido rispetto a una fase liquida?

Answer 40

L’ibridazione su un supporto solido, come un microarray, consente l’uso di numerose sonde diverse simultaneamente, migliorando l’efficacia e la capacità di rilevare molte sequenze di DNA in un singolo esperimento, rispetto all’ibridazione in fase liquida che può essere limitata in scala.

Question 41

Come può un microarray essere utilizzato per identificare delezioni nel DNA?

Answer 41

Un microarray può identificare delezioni confrontando l’ibridazione tra il DNA del campione e le sonde specifiche. Se il DNA del campione non si ibrida con una sonda corrispondente, potrebbe indicare una delezione nella sequenza target.

Question 42

Come viene interpretato un segnale fluorescente rosso in un’analisi di RNA profiling?

Answer 42

Un segnale fluorescente rosso indica che il cRNA è altamente espresso nella cellula, suggerendo una elevata presenza della sequenza target nella cellula analizzata.

Question 43

In un’analisi di RNA profiling, cosa indica un segnale blu?

Answer 43

Un segnale blu indica che il cRNA è quasi per niente espresso nella cellula, suggerendo una bassa o nulla presenza della sequenza target nella cellula analizzata.

Question 44

Cosa può indicare il colore nero in un’analisi di fluorescenza durante l’ibridazione?

Answer 44

Il colore nero indica che la sonda non ha ibridato alcun cRNA, il che può significare che la sequenza target non è presente nel campione o che la biotina non si è legata al filtro.

Question 45

Come si utilizza l’RNA profiling per differenziare tra un epatocita e un neurone?

Answer 45

L’RNA profiling può differenziare un epatocita da un neurone misurando l’espressione di specifici geni. Ad esempio, il cDNA per l’albumina è presente negli epatociti, mentre non è espresso nei neuroni, permettendo di identificare il tipo di cellula basato sul profilo di espressione genica.

Question 46

Quali sono le implicazioni dell’RNA profiling nella determinazione del fenotipo molecolare di una cellula?

Answer 46

L’RNA profiling può determinare il profilo di RNA di una cellula e correlare tale profilo a specifici fenotipi molecolari, aiutando a riconoscere la funzione e lo stato della cellula in base ai geni espressi.

Question 47

Come può l’RNA profiling essere utilizzato per identificare un genotipo specifico?

Answer 47

L’RNA profiling può identificare un genotipo specifico analizzando il profilo di espressione genica. Le variazioni nel profilo di RNA possono riflettere mutazioni genetiche o differenze genetiche tra individui o specie.

Question 48

Quali sono i passaggi fondamentali del Southern Blotting per l’identificazione di sequenze di DNA?

Answer 48

I passaggi fondamentali del Southern Blotting includono: 1) Taglio del DNA con enzimi di restrizione, 2) Separazione dei frammenti di DNA tramite elettroforesi su gel di agarosio, 3) Trasferimento dei frammenti di DNA dal gel a un filtro di nitrocellulosa per capillarità, 4) Ibridazione con una sonda specifica che riconosce la sequenza di interesse.

Question 49

Perché è importante la sonda nel Southern Blotting e come viene utilizzata?

Answer 49

La sonda è importante perché specificamente riconosce e si lega alla sequenza di DNA di interesse. Viene utilizzata per identificare e localizzare la sequenza target sul filtro in base alla complementarità con la sonda.

Question 50

Quali sono i vantaggi della creazione di una mappa degli enzimi di restrizione tramite Southern Blotting?

Answer 50

Creare una mappa degli enzimi di restrizione permette di determinare la posizione dei siti di taglio nel DNA e di caratterizzare la dimensione e la posizione dei frammenti, facilitando l’analisi e l’identificazione di sequenze specifiche.