DUPLICAZIONEDEL DNA

Nella duplicazione del DNA

ciascun filamento della doppia

elica aprendosi in

corrispondenza del legame tra le

basi, funge da stampo per la

formazione di un nuovo

filamento.

Alla separazione graduale dei 2

filamenti corrisponde la

formazione di una forca

replicativa in cui i due filamenti

separati fanno da stampo per la

sintesi di 2 filamenti

complementari.

Si formano cosi due molecole

figlie identiche ciascuna

costituita da un filamento

vecchio e da un filamento

nuovo (duplicazione

semiconservativa).

Affinché si formi una nuova

catena polinucleotidica,

è necessario l’intervento di

un enzima che leghi i vari

pezzi tra di loro:

la DNA-polimerasi

permette la

polimerizzazione dei

nucleotidi.

La replicazione del DNA è

un processo complicato che

coinvolge diversi altri

enzimi ciascuno specifico

per una determinata fase.

SINTESI

DELLE PROTEINE

DNA

m - RNA

t - RNA

r - RNA

Alla sintesi proteica partecipano . . .

stampo

copia

traduzione

trascrizione

lettura

traduzione

nucleo

ribosomi

citoplasma

Sintesi della proteina

TRASCRIZIONEPoiché il DNA rimane sempre

all’interno del nucleo, è

indispensabile un qualcosa che

faccia da tramite e trasferisca

l’informazione dal nucleo al

citoplasma per consentire la

sintesi proteica.

Un filamento di DNA viene

“ricopiato” nel corrispondente

filamento di RNA che prende il

nome di messaggero.

Le informazioni vengono

trasferite dal DNA all’m-RNA

che le trasporta fuori dal nucleo

nel citoplasma.

Lo stampo del DNA resta

immodificato.

Il prodotto di una trascrizione è

una catena singola.

TRADUZIONE

Questo montaggio avviene a livello dei ribosomi con il contributo

del t-RNA (RNA transfer o di trasferimento).

L’RNA ribosomale (r-RNA) costituisce le due unità, piccola e grande,

dei ribosomi. Ogni ribosoma si fissa su un punto della catena del

m-RNA e muovendosi lungo questa, legge e traduce una dopo

l’altra tutte le triplette del m-RNA.

Ad ogni tripletta verrà trasferito l’aminoacido corrispondente da parte

del t-RNA.

La sequenza nucleotidica dell’m-RNA viene convertita in una

sequenza di aminoacidi uniti a formare una proteina.

Sequenza

polinucleotidica

Sequenza

polipeptidica

m-RNA

ribosoma

t-RNA

Ogni t-RNA è specifico per

un aminoacido

arginina

isoleucinaasparagina

valina

converte la sequenza dei nucleotidi del DNA

nella successione di aminoacidi della proteina

LA SINTESI PROTEICA

CODICE GENETICO

Alfabeto molecolare rappresentato dalla sequenza dei nucleotidi del DNA

che dispone di 4 lettere (basi azotate) che codificano per i 20 aminoacidi

3 nucleotidi (tripletta o codone) = 1 aminoacido 43 = 64 combinazioni

Uno stesso aminoacido è codificato da più di una tripletta

triplette non senso = non codificano per nessun aminoacido, ma servono

per segnalare l’inizio o la fine della sintesi proteica.

64 triplette costituiscono il codice genetico che è identico per tutti gli

esseri viventi!

1. Sintesi proteica su un ribosoma libero nel citoplasma

Le proteine sintetizzate

restano nel citoplasma

13

2

2. Sintesi proteica su ribosomi legati al reticolo

endoplasmatico rugoso

Le proteine sintetizzate o entrano nella composizione delle

membrane della cellula o vengono inglobate nelle

vescicole per essere trasportate fuori dalla cellula

DIVISIONE

CELLULARE

DIVISIONE CELLULARE

È un processo biologico che consente agli organismipluricellulari di crescere e di reintegrare i tessutidanneggiati e, nel caso degli organismi unicellulari, diriprodursi.

Il mezzo con cui un organismomortale garantisce lasopravvivenza dei propri geni(e quindi della specie).

Ogni divisione cellulare inizia sempre con la duplicazione

del DNA e con la successiva ripartizione in parti uguali

di questo materiale , in modo che i nuclei delle cellule

figlie siano identici tra loro e a quello della cellula

madre.

Esistono delle differenze tra il ciclo cellulare dei

procarioti e degli eucarioti.

Nella cellula procariotica il processo di divisione è più

semplice: consiste nella duplicazione dell’unica molecola

di DNA e nella successiva divisione del citoplasma

(citodieresi).

DIVISIONE NEI PROCARIOTI

SCISSIONE BINARIA

GLI ORGANISMI PLURICELLULARI HANNO2 TIPOLOGIE DI CELLULE

CELLULE SOMATICHE

CELLULE SESSUALI

Tutte le cellule checompongono i tessutidell’organismo

DIPLOIDIcontengono coppie di cromosomi omologhi

GAMETI (spermatozoi e

c.uovo)

APLOIDI contengono una sola copia del

cromosoma

CROMOSOMI

Strutture complesse portatrici di una parte

dell’informazione genetica (geni)

DNA + Proteine

CROMATINA

CROMOSOMI

DNA

DNA + Proteine

CROMATINA

CROMOSOMA struttura a ragnatela

(fibre attorcigliate e annodate)

CROMOSOMA struttura bastoncellare

(condensato)

A

Cromosoma prima della

duplicazione

B

Cromosoma dopo la

duplicazione

Cromatidi fratelli

centromero

Disposizione della doppia elica del DNA all’interno del cromosoma

CROMOSOMA

Il numero di cromosomi nelle cellule diploidi è caratteristico di ogni

specie (CARIOTIPO)

Le cellule umane contengono 46 cromosomi.

23 coppie di cromosomi omologhi

(informazione genetica simile, stessa forma e lunghezza).

Un cromosoma di ciascuna coppia è d'origine paterna

mentre l’altro è d’origine materna.

MITOSI

MEIOSI

Si generano 2 cellule figlie con un patrimonio geneticoqualitativamente e quantitativamente identico a quello della cellulamadre.Assicura la crescita dell’individuo e la riparazione di celluledanneggiate o usurate.

Si generano 4 gameti con patrimonio genetico rimescolato eridotto a metà rispetto alla cellula madre

DIVISIONE NEGLI ORGANISMI PLURICELLULARI

CELLULE SOMATICHE

CELLULE SESSUALI

CICLO CELLULARE

La cellula

organizza le

strutture

necessarie

alla divisione

Duplicazione

del DNA e

sintesi delle

proteine

La cellula cresce,

moltiplica gli

organelli e svolge

le sue funzioni

caratteristiche

Tutte le cellule che crescono passano in un ciclo cellulare che comprende 2 periodi:

- la divisione cellulare (fase M = MITOSI) e la separazione nelle cellule figlie;

- l’interfase (G1, S e G2) che corrisponde al periodo di crescita della cellula.

Durante l’interfase i

cromosomi non

sono

visibili al

microscopio

ottico: il complesso

DNA-proteine

chiamato

cromatina è

disperso

nel nucleo.

MITOSI

E’ il processo di divisione cellulare che conduce alla

formazione di 2 cellule figlie ciascuna con un assetto

cromosomico identico a quello della cellula madre.

Si distinguono 4 fasi

� Profase

� Metafase

� Anafase

� Telofase

MITOSI

uniti in un punto centrale: il

centromero. Ciascuno di essi

contiene una delle 2 molecole

figlie di DNA prodotte

nell’interfase S.

I centrioli, corpuscoli cilindrici,

si muovono verso i due poli

della cellula generando dei

microtubuli che assieme a fibre

e proteine costituiscono il fuso

mitotico

Si attaccano ai

microtubuli del fuso

MITOSI

Ricomincia il ciclo cellulare con la

fase G1ciascuna cellula riceve

lo stesso numero di cromosomi

RIPRODUZIONE SESSUALE

Formazione di un nuovo individuo dall’unione di due

cellule sessuali, provenienti da ciascuno dei due

genitori.

Affinchè il numero di cromosomi di una specie rimanga

costante è necessario che i gameti (uovo e spermatozoo)

siano APLOIDI.

I GAMETI originano dai Gametociti, cellule diploidi

contenute nelle gonadi, mediante una speciale serie di

divisioni cellulari chiamata Gametogenesi.

La tappa cruciale è la

MEIOSI(“diminuzione”)

“è il processo che riduce a metà il corredo cromosomico diuna cellula diploide, dando origine a due cellule figlieaploidi”

MEIOSI

una duplicazione del DNA

+

due divisioni cellulari

Ricombinazione genetica

Crossing-over

(scambio di frammenti tra i

cromosomi omologhi)

4 cellule figlie con contenuto

cromosomico dimezzato:

APLOIDI

Variabilità genetica

crossing-over Seconda divisione senza essere preceduta da una duplicazione dei cromosomi

Crossing - over

Cromosomi omologhiCromatidi fratelli

Cromosomi ricombinati

chiasma e crossing-over tra cromatidi non fratelli

MEIOSI

La riproduzione sessuale comporta l’alternanza di due fasi

DILOIDE APLOIDE

Due copie di ciascun

cromosoma

Una copia di ciascun

cromosoma

Tutte le cellule somatiche gameti

CICLO RIPRODUTTIVO

Gametociti 2n

Gameti n

femminileGameti n

maschili

Zigote

2n

Organismo pluricellulare

Meiosi

Fecondazione

Mitosi

Gametociti 2n

Differenziamento

RIPRODUZIONE SESSUALE

Non è solo la creazione di un nuovo

organismo, ma comporta un rimescolamento

del materiale genetico ereditario

Progenie geneticamente diversa dai genitori

Variabilità genetica

Possibilità di affrontare meglio

le modificazioni ambientali

Processo evolutivo

VARIABILITA’ GENETICA

CROSSING-OVERPuò avvenire in un punto qualsiasi del cromosoma e se ne possono verificare più di uno contemporaneamente nello stesso cromosoma, quindi le variazioni possibili sono moltissime e si originano cromosomi diversi da quelli dei genitori.

ASSORTIMENTO INDIPENDENTEIl numero di combinazioni possibili di cromosomi nei gameti è 2n; nell’uomo 223= 8.388.608 gameti diversi

FECONDAZIONELa fusione dei gameti di due individui diversi offre un numero di zigoti praticamente infinito (223x 223= oltre 70.369 miliardi)

EVOLUZIONE

Processo attraverso il quale le diverse specieviventi derivano da forme di vita preesistenti, inseguito a graduali modificazioni nel corso deltempo

La teoria evoluzionistica nota comeTEORIA DELLA

SELEZIONE NATURALE

formulata dal naturalista inglese Charles Darwin (1809-1882)

affermava che:

� fra gli individui di una stessa

specie vi fosse grande variabilità

genetica;

� le variazioni individuali dovevano

essere ereditarie;

� sopravvivevano e si

riproducevano solo gli individui che

avevano raggiunto un miglior

adattamento all’ambiente

“Non è la più forte delle specie che sopravvive, né la più intelligente che sopravvive. È quella che più si adatta al cambiamento”

Adattamento

Caratteristica che dà ad un organismo

una migliore opportunità di

sopravvivenza in un particolare

ambiente

- L’origine della variabilità genetica è la mutazione: la maggior parte delle

mutazioni è dannosa o neutra, ma alcune possono risultare vantaggiose,

soprattutto in caso di cambiamenti ambientali per cui un individuo mutato si

adatta meglio al cambiamento rispetto ad un individuo che non presenta

mutazioni riguardo ad un determinato carattere.

- Una popolazione in grado di evolversi deve essere costituita da membri

caratterizzati da variabilità genetica. Tale variabilità genetica costituisce il

materiale su cui operano i fattori evolutivi.

- L’evoluzione biologica è il risultato delle azioni dei fattori evolutivi che

operano per milioni di anni portando al cambiamento della composizione

genetica dei membri di una popolazione.

- L’evoluzione può non solo determinare il cambiamento nel tempo di una

singola linea evolutiva, bensì può anche condurre alla formazione di specie

distinte a partire da un’unica specie progenitrice → SPECIAZIONE.

L’evoluzione dei

fringuelli delle

Galapagos

I progenitori degli attuali

fringuelli,

che colonizzarono le isole

Galapagos molti milioni di anni

fa, hanno dato origine a 14

specie diverse, i cui membri si

sono adattati ad una

peculiare dieta a base di semi,

gemme o insetti.