Il DNA

Domande fondamentaliCome funziona l’ereditarietà a livello molecolare?

Che cosa è il DNA e che cosa fa? Un gene è l’unità fisica e funzionale fondamentale

dell’ereditarietà, che trasmette l’informazione da una generazione a quella successiva

La biologia cellulare ha sviluppato la teoria cromosomale dell’ereditarietà, mostrando che i cromosomi sono le unità fisiche dell’ereditarietà e perciò contengono i geni

La biochimica e la biologia molecolare mostrano che i cromosomi sono strutture complesse contenenti proteine e acidi nucleici, ma sono la molecola che immagazzina l’informazione genetica, permette la sua espressione la sua duplicazione, è il DNA

Il DNA è una molecola molto lunga Nell’uomo la lunghezza totale del DNA in ogni

singola cellula è circa 2 metri Per essere contenuto in un nucleo che misura

circa 10 μm deve essere compattato e avvolto in una struttura detta cromatina

L’unità ripetitiva è il nucleosoma, costituito da proteine e 147paia di basi di DNA

Il DNA è avvolto 1.7 volte intorno ad un ottamero composto da istoni (proteine)

I singoli nucleosomi sono collegati tra loro da un tratto di DNA lungo 20-60 paia di basi (linker), in modo da formare una struttura a corona del rosario.

I nucleosomi possono a loro volta essere compattati ulteriormente a formare la cromatina, che ha un diametro di circa 30nm

Durante la divisione cellulare le fibre di DNA si compattano ulteriormente a formare i cromosomi

I cromosomi Il compattamento del DNA nei cromosomi porta alla

formazione dei cromosomi che è differente e caratteristico per ogni specie

Il numero dei cromosomi di una specie NON è correlato al con la quantità totale di DNA contenuta nel nucleo.

Specie N° cromosomi Specie N° cromosomi

Batteri 1 Volpe 34

Drosofila 8 Gatto 38

Pisello 14 Topo 40

Lievito del pane

16 Coniglio

44

Mais 20 Uomo 46

Ape (femmina) 32 Gallina 78

Il cariogramma umano

Come sono immagazzinate le informazioni nel DNA?

Nel normale linguaggio, le informazioni sono composte da una serie di simboli (le lettere) a formare parole e frasi Provate a immaginare forme alternative:

una serie di simboli ma parole della stessa lunghezza

Lo stesso simbolo ripetuto un numero di volte differenti, ad indicare significati diversi

Le informazioni devono essere

Immagazzinate quali criteri devono essere applicati?

Stabilità, trasportabilità, fedeltà della replicazione (es. tavolette di pietra, scrittura sulla sabbia, sulla carta, sui computer o su CD)

Accessibili e utilizzabili: in forma digitale: cioè in forma numerica (es.

sistema binario, il computer utilizza le informazioni analizzando ed elaborando dei numeri)

In forma analogica: le quantità vengono misurate (es. peso velocità, voltaggio ecc. come ad esempio la misurazione del livello del mercurio nel termometro per misurare la temperatura)

Informazione genetica E’ immagazzinata in forma digitale Già dal lavoro di Mendel era chiaro che un carattere

controllato da un gene o c’è o non c’è. Non si diluisce nel tempo.

Potremmo immaginare i geni come perline di una collana.

Crick e Watson hanno inoltre dimostrato che anche all’interno dei geni l’informazione è in formato digitale

Tutta l’informazioni genetica è immagazzinata in formato digitale, l’unica differenza con un computer è che il codice genetico non è binario ma quaternario.

Le quattro lettere sono i quattro nucleotidi che compongono il DNA

La struttura del DNA

I nucleotidi Adenina Guanina Timina Citosina

La struttura del DNA