Questions and Answers
Quale molecola costituisce il genoma presente nelle cellule eucariotiche?
Le cellule di un unico organismo possiedono materiale genetico diverso.
False
Cosa sono i plasmidi nei batteri?
molecole circolari di DNA a doppia elica separate dal cromosoma principale
Il DNA mitocondriale è circolare e ha solo ____ geni.
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Abbina l'organello con la sua funzione principale:
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Cosa mantiene la distanza costante tra i due filamenti antiparalleli nel DNA?
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Quanti legami a idrogeno si instaurano tra adenina e timina? E tra citosina e guanina?
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La denaturazione del DNA può avvenire solo per motivi sperimentali.
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Durante la fase S del ciclo cellulare, la cellula utilizza tutta la propria energia solo per duplicare il proprio __.
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Abbina i seguenti concetti sulla replicazione del DNA alle loro descrizioni:
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Cosa fa la metiltransferasi nei batteri durante la duplicazione del DNA?
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Qual è il meccanismo attraverso cui le particelle nucleosomiche vengono assemblate durante la replicazione del DNA?
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La duplicazione del DNA negli eucarioti risulta essere strettamente simile a quella dei procarioti.
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Quali sono le caratteristiche delle DNA polimerasi?
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La DNA polimerasi è in grado di sintetizzare un filamento di DNA ex novo.
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Che cosa è il replisoma?
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Qual è la funzione delle elicasi?
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Che cosa sono le SSB?
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Qual è la funzione della primasi?
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Che cosa sono il leading strand e il lagging strand?
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Cosa sono le ARS nei lieviti?
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Cosa significa ACS nella terminologia delle ARS? ARS Consensus ______ di 11 bp.
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La regione ACS nelle ARS è fondamentale per la duplicazione del DNA.
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Qual è il significato di ORC nel contesto dell'origine di replicazione?
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Qual è il ruolo della proteina geminin durante la fase G2 della cellula eucariota?
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Le varianti istoniche influenzano l'accensione delle origini replicative?
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Cosa sono i telomeri?
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La telomerasi allunga il filamento di DNA aggiungendo sequenze non ____________.
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Qual è la proteina fondamentale responsabile di sorvegliare il DNA e segnalare danneggiamenti a suo carico?
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La struttura dei telomeri alterata può attivare l'apoptosi o la senescenza delle cellule?
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Che teoria fu formulata da Leonard Hayflick che correla il numero di divisioni cellulari all'età delle cellule?
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La trascrizione è il processo mediante il quale le informazioni contenute nel DNA vengono copiate e trascritte in una molecola complementare di ______ a singolo filamento.
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Qual è la funzione della primasi durante la replicazione del DNA?
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Cosa fa la RNasi H durante la replicazione del DNA?
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La DNA polimerasi richiama la RNasi H quando incontra il primer successivo.
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Che enzima riempie il gap tra due filamenti di DNA durante la replicazione utilizzando energia dall'ATP? L'enzima è la ________.
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Abbina le seguenti strutture coinvolte nella replicazione del DNA con le loro funzioni:
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Study Notes
Biologia Molecolare
- Il genoma è l'informazione genetica presente nelle nostre cellule e fa parte di una specie; consiste in una sequenza lineare di desossiribonucleotidi (DNA).
- La molecola di DNA è uguale in tutte le cellule di un organismo, ma le cellule eucariote hanno un cromosoma lineare, mentre le cellule procariote hanno un cromosoma circolare.
- Il genoma è compattato in cromosomi all'interno del nucleo, il quale contiene proteine dette istoni che formano fibre di cromatina.
Trasmissione Orizzontale
- Gli eucarioti hanno DNA extra-cromosomale, ad esempio nei mitocondri, che presenta alcune analogie con il DNA nucleare, ma anche particolarità strutturali e funzionali uniche.
- Il genoma procariote è quasi completamente codificante, mentre il genoma eucariote ha sequenze non codificanti (junk DNA).
Il Paradosso C
- Non esiste una proporzionalità tra la complessità del genoma e la complessità dell'organismo; viene spiegato dal fatto che il junk DNA contiene sequenze regolatrici e RNA regolatori che modulano l'espressione genica.
- Il junk DNA può anche essere responsabile di fattori come orientamento sessuale, capacità di apprendimento e specifici caratteri psicologici.
Struttura del DNA
- Il DNA è composto da desossiribonucleotidi, strutture chimiche formate da uno zucchero pentoso, un gruppo fosfato e una base azotata.
- Le basi azotate sono strutture ad anello, divise in pirimidine e purine.
- La doppia elica si forma grazie all'appaiamento di basi che formano legami a idrogeno tra le basi azotate opposte.
Replicazione del DNA
- La replicazione del DNA è un processo semiconservativo; da una molecola parentale si ottengono due molecole figlie costituite da una elica originale e da una seconda elica che viene sintetizzata ex novo.
- La duplicazione ha inizio in regioni precise chiamate origini di duplicazione, parti del cromosoma ricche di adenina e timina.
- La bolla di replicazione è una regione denaturata che si sposta lungo il genoma con l'avanzamento della forca replicativa.
Differenze tra procarioti e eucarioti
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I procarioti hanno un DNA circolare, mentre gli eucarioti hanno un DNA lineare.
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La macchina replicativa procariotica affronta il processo di duplicazione a partire da un'origine che viene riconosciuta dalla macchina replicativa.### Processo di Replicazione del DNA
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La replicazione del DNA avviene in due fasi: la denaturazione del DNA e la copiatura del filamento parentale.
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La denaturazione del DNA richiede enzimi chiamati elicasi, che svolgono una funzione essenziale nel processo di duplicazione.
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Le elicasi aprono il filamento di DNA a livello della forca di replicazione, creando una bolla di replicazione.
Origine di Replicazione
- L'origine di replicazione è una sequenza di DNA altamente specifica, lunga circa 200 paia di basi, caratterizzata da un'alta percentuale di adenine e timine.
- L'origine di replicazione è il punto in cui si legano le elicasi e iniziano a denaturare il DNA.
Processo di Copiatura
- La DNA polimerasi è l'enzima responsabile della copiatura del filamento parentale.
- La DNA polimerasi richiede un innesco (primer) da cui iniziare la sintesi del nuovo filamento.
- Il primer è una corta molecola di RNA sintetizzata dalla primasi.
- La DNA polimerasi aggiunge nucleotidi al primer, formando un nuovo filamento complementare al filamento stampo.
Leading Strand e Lagging Strand
- Il leading strand è il filamento che viene copiato in direzione 5'→3', mentre il lagging strand è il filamento che viene copiato in direzione opposta.
- Il lagging strand richiede la sintesi di più primer e la formazione di frammenti di Okazaki.
Enzimi Coinvolti nella Replicazione
- Le elicasi denaturano il DNA e creano la bolla di replicazione.
- La primasi sintetizza il primer a RNA.
- La RNasi H degrada i primer dopo la sintesi del nuovo filamento.
- La DNA ligasi unisce i frammenti di Okazaki formando un filamento continuo.
Proteina PCNA
- La proteina PCNA è una proteina strutturale che si lega al DNA e recluta la DNA polimerasi.
- La proteina PCNA ha una forma toroidale e utilizza un meccanismo di apertura simile a quello delle elicasi.
- La proteina PCNA è sintetizzata solo durante la fase S del ciclo cellulare e viene utilizzata come marker di proliferazione cellulare.
Topoisomerasi
- Le topoisomerasi sono enzimi che risolvono il problema delle forze torsionali accumulate durante la denaturazione del DNA.
- La topoisomerasi I taglia uno dei filamenti in maniera controllata per permettere lo svolgimento del filamento e risolvere le forze torsionali.### Il processo di duplicazione del DNA
- Il processo di duplicazione del DNA avviene nel sito catalitico dell'enzima, che contiene un residuo di tirosina.
- L'OH al 3' della tiroxina rompe il DNA e lega un'estremità della doppia elica, evitando che il filamento si disperda.
- Le due estremità vengono riavvicinate all'interno del sito catalitico dell'enzima, che catalizza la ri-formazione del legame fosfodiestereo.
Topoisomerasi II
- La topoisomerasi II è un enzima che divide fisicamente le due molecole figlie circolari e identiche.
- L'enzima si lega stabilmente con legame covalente a entrambi i filamenti di DNA e attua un taglio controllato su una delle due eliche.
- Il passaggio della molecola attraverso il nick transiente avviene nella direzione che permette la diminuzione di accumulo di forze torsionali.
Strutture coinvolte nella replicazione
- Complessi enzimatici ELICASI: 2 per origine di replicazione, uno per ciascuna forcella.
- Forcelle di replicazione: 2 per origine, si muovono in direzione opposta.
- Complessi enzimatici DNA polimerasi: 2 per forcella di replicazione, uno sul leading strand e uno sul lagging strand.
Meccanismi di controllo della copiatura
- Selezione e dei nucleotidi in base alla conformazione sterica.
- Attività proof-reading: la DNA polimerasi ha un'attività esonucleasica in direzione 3'→5' che riconosce la base mal incorporata ed erode il filamento neo sintetizzato.
- Sistema di riparazione degli appaiamenti sbagliati: lo Strand-directed mismatch repair system riconosce l'errore puntiforme nel DNA già duplicato e lo rimuove chirurgicamente.
Replicazione negli eucarioti
- La duplicazione del DNA negli eucarioti è simile a quella nei procarioti per quanto riguarda l'insieme degli enzimi di duplicazione e il meccanismo.
- La differenza fondamentale tra la duplicazione negli eucarioti e quella nei procarioti sta nel fatto che la macchina di replicazione negli eucarioti deve superare l'ostacolo della struttura tridimensionale della cromatina.
- La produzione delle proteine istoniche è controllata anche a livello genomico, vistane l'enorme quantità di isoforme.
Ciclo cellulare
- L'entrata della cellula in fase S coincide con il picco di sintesi delle proteine istoniche, per terminare in maniera precisa con il passaggio alla fase G2.
- L'entrata nelle fasi delle singole fasi del ciclo cellulare è regolata da check-points, punti critici a livello dei quali le chinasi si attivano facendo procedere il ciclo cellulare solo in caso fisiologico di integrità del genoma e stato biologico normale.
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Description
Il genoma è l'informazione genetica presente nelle nostre cellule. Consiste in una sequenza lineare di desossiribonucleotidi decodificata allo stesso modo in tutte le cellule di tutti gli organismi.
