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CAPITOLO 4STRUTTURA E REPLICAZIONEDEL MATERIALE GENETICO

LIGUORI EDITORE

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© 2008 by Liguori Editore, S.r.l.Tutti i diritti sono riservatiPrima edizione italiana Settembre 2008

Barcaccia, Gianni :Genetica e genomica. Vol. I. Genetica generale/Gianni Barcaccia, Mario FalcinelliNapoli : Liguori, 2008 ISBN-13 978 - 88 – 207 – 4449 - 6

1. DNA ed ereditarietà 2. Mappe genetiche I. Titolo

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4.2 SCOPERTA DELLA TRASFORMAZIONE BATTERICA: ESPERIMENTI DI GRIFFITH

Figura 4.1Esperimenti di Griffith sulla trasformazione batterica (da: R.J. Brooker1999, modificata).

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Figura 4.2Protocollo sperimentaleseguito da Avery, MacLeode McCarty per identificare il principio trasformante.

4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

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4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

Figura 4.3AEsperimenti di Avery,MacLeod e McCarty per identificare il principio trasformante.

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Figura 4.3BEsperimenti di Avery,MacLeod e McCarty per identificareil principio trasformante.

4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

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Figura 4.3CEsperimenti di Avery,MacLeod e McCarty: trattamenti conRNasi e DNasi (da: P.J. Russell 1998, modificata).

4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

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QUADRO 4.1 – TRASFORMAZIONE BATTERICA

4.3 NATURA DEL PRINCIPIO TRASFORMANTE: ESPERIMENTI DI AVERY, MACLEOD E MCCARTY

Figura 4.4Trasformazione genetica di una cellula batterica di tipo R mediante acquisizione e ricombinazione di un frammento di cromosoma contenente il gene S (da: P.J. Russell 1998, modificata).

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Figura 4.5Esperimento di Hershey-Chase.

4.4 DNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI HERSHEY E CHASE

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Figura 4.6AStruttura del batteriofago T2 e fotografia al microscopioelettronico (da: R.J. Brooker 1999, modificata).

QUADRO 4.2 – FAGI (O BATTERIOFAGI)

4.4 DNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI HERSHEY E CHASE

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Figura 4.6BCiclo biologico del batteriofago T2 (da R.J. Brooker 1999, modificata).

4.4 DNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI HERSHEY E CHASE

QUADRO 4.2 – FAGI (O BATTERIOFAGI)

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Tabella 4.1Esempi di virus a DNA e RNA.

4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

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Figura 4.7 (A) Struttura del virus del mosaico del tabacco (TMV); (B) sintomatologia a livello fogliare in tabacco.

4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

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Figura 4.8 Esperimento di Gierer e Schramm.

4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

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Figura 4.9 Esperimento di Fraenkel–Conrat e Singer (da: P.J. Russell 1998, modificata).

4.5 ALCUNI VIRUS HANNO RNA COME MATERIALE GENETICO: ESPERIMENTI DI GIERER E SCHRAMM E FRAENKEL-CONRAT E SINGER

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Figura 4.10Componenti dei nucleotidi nel DNA e nell’RNA: gruppo fosfato, zuccheri pentosi e basi azotate.

4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

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Figura 4.11aStruttura dei nucleotidi e legami chimici tra gli elementi costitutivi.

4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

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Figura 4.11bEsempi di nucleosidi monofosfati, difosfati e trifosfati della timidina e dell’adenosina.

4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

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Tabella 4.2Nomenclatura delle basi azotate e dei nucleosidi e nucleotidiche costituiscono il DNA e l’RNA.

4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

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Figura 4.12Tipi di nucleotidi presenti nel DNA.

4.6 STRUTTURA CHIMICA DEGLI ACIDI NUCLEICI

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Tabella 4.3Composizione in basi azotate del DNA di vari organismi.

4.7 RICERCHE DI CHARGAFF, FRANKLIN E WILKINS

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Figura 4.13Fotografia 51 della diffrazioneai raggi X ottenuta con il DNA.

4.7 RICERCHE DI CHARGAFF, FRANKLIN E WILKINS

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Figura 4.14Filamento singolo di DNAcontenente quattro nucleotidi (da: R.J. Brooker 1999, modificata).

4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

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Figura 4.15Appaiamento specificotra basi azotate puriniche e pirimidiniche.

4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

25Figura 4.16Struttura a doppia elica del DNA.

4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

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Figura 4.17Struttura molecolare emodello spaziale del DNA.

4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

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Figura 4.18(A) Campioni di DNA e RNA separati mediante elettroforesi;(B) curva di assorbanzadi un campione di acidi nucleici.

QUADRO 4.3 – ANALISI ELETTROFORETICA E SPETTROFOTOMETRICA

DEGLI ACIDI NUCLEICI

4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

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Figura 4.19Struttura di un filamentopolinucleotidico di RNA (da: R.J. Brooker 1999, modificata).

4.8 MODELLO A DOPPIA ELICA DEL DNA DI WATSON E CRICK

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Figura 4.20Modelli di replicazione del DNA.

4.9 MODELLI DI REPLICAZIONE DEL DNA

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Figura 4.21Esperimenti di Taylor ecollaboratori in Vicia faba: risultatiriguardanti la replicazione del DNAcromosomico e loro interpretazione.

4.10 ESPERIMENTI DI TAYLOR, WOODS E HUGES

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Figura 4.22Esperimenti di Meselson e Stahl (da: P.J. Russell 1998, modificata).

4.11 ESPERIMENTI DI MESELSON E STAHL

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Figura 4.23Fondamento strutturaledella replicazione del DNAsecondo il modellosemiconservativoe semidiscontinuo.

CONCETTI CHIAVE

4.11 ESPERIMENTI DI MESELSON E STAHL

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Figura 4.24Rappresentazione schematicadi una unità di replicazione o replicone.

4.12 REPLICAZIONE DEL DNA

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Figura 4.25(A) Replicazione bidirezionaledel DNA di un cromosomabatterico circolare;(B) replicazione bidirezionale del DNA di un cromosoma eucariotico lineare.

4.12 REPLICAZIONE DEL DNA

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Figura 4.26Replicazione del DNA: meccanismo di azione della DNA polimerasi.

4.12 REPLICAZIONE DEL DNA

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Figura 4.27Esperimento di Kornberg:sintesi in vitro del DNA.

4.13 ESPERIMENTI DI KORNBERG E TIPI DI DNA POLIMERASI

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Tabella 4.4Caratteristiche strutturalie funzionali delle DNA polimerasi di batteri (E. coli).

4.13 ESPERIMENTI DI KORNBERG E TIPI DI DNA POLIMERASI

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Figura 4.28Forma ad X proposta per il DNA in fase di replicazione e formaad Y realmente osservata durante la replicazione del DNA.

4.14 MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

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Figura 4.29Fotografia al microscopioelettronico di molecole di DNA lineare di un batteriofago in replicazione: forma ad occhiello caratteristica della fase iniziale della replicazione e strutturaa forma di Y prodotta nelle fasisuccessive della replicazione.

4.14 MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

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Figura 4.30Replicazione semidiscontinuadel DNA: la sintesi avviene inmodo continuo per un filamento(guida) mentre per l’altro filamentoavviene a tratti (tardivo).

4.14 MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

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Figura 4.31Replicazionebidirezionaledel DNA con sintesicontinua nel filamentoguida e discontinua nel filamento tardivo(da: P.J. Russell 1998, modificata).

4.14 MECCANISMI DI AZIONE DELLA DNA POLIMERASI: FORME REPLICATIVE AD Y E FRAMMENTI DI OKAZAKI

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Figura 4.32Formazione della forcella eavvio del processo di replicazione.

4.15 MECCANISMO DI REPLICAZIONE DEL DNA: REPLICAZIONE DEL CROMOSOMA CIRCOLARE NEI PROCARIOTI

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Figura 4.33Rappresentazione schematicadel processo di replicazione delDNA in E. coli (da: D.P. Snustad e M.J. Simmons 2000, modificata).

4.15 MECCANISMO DI REPLICAZIONE DEL DNA: REPLICAZIONE DEL CROMOSOMA CIRCOLARE NEI PROCARIOTI

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4.16 REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI

LINEARI NEGLI EUCARIOTI

Tabella 4.5Tipi e caratteristiche delle DNA polimerasi eucariotiche (mammiferi e lieviti).

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Figura 4.34aProcesso di replicazione dei cromosomi eucariotici distinto in relazione a momenti successivi della fase S del ciclo cellulare.

4.16 REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI

LINEARI NEGLI EUCARIOTI

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Figura 4.34bFotografia al microscopio elettronicodi una molecola di DNA di Drosophila melanogaster che mostra molteplici origini della replicazione.

4.16 REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI

LINEARI NEGLI EUCARIOTI

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Figura 4.35Azione enzimatica delle telomerasi ai fini della replicazione delle sequenze terminali dei cromosomi (da: R.J. Brooker 1999, modificata).

4.16 REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI

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Tabella 4.6Confronto fra repliconi batterici ed eucariotici.

4.16 REPLICAZIONE DEI CROMOSOMI LINEARI NEGLI EUCARIOTI

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4.17 MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DNA

Figura 4.36Meccanismo di riparazionedel DNA per mezzo della DNA N–glicosilasi e dell’endonucleasi AP (da: J.R. Brooker 1999, modificata).

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4.17 MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DNA

Figura 4.37Riparazione del DNA perricombinazione (da: R.J. Brooker 1999, modificata).