Biologia Molecolare Introduzione
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Questions and Answers

Quali enzimi inseriscono superavvolgimenti negativi nel DNA circolare chiuso dei batteri e dei virus?

DNA Girasi (topoisomerasi II)

Da quale pianta viene estratta la camptotecina (CPT), una molecola che blocca la topoisomerasi di tipo I?

  • Centaurea cyanus
  • Catharanthus roseus
  • Camellia sinensis
  • Camptotheca acuminata (correct)

    • Il DNA lineare migra più lentamente del DNA superavvolto durante l'elettroforesi su gel di DNA circolare.

    False

    Il superavvolgimento del DNA batterico permette l'apertura locale del DNA durante la ______ o la trascrizione.

    <p>replicazione</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le basi azotate nelle molecole di acidi nucleici?

    <p>Adenina, Timina, Citosina, Guanina</p> Signup and view all the answers

    La tautomeria è una forma di isomeria che caratterizza le purine e le pirimidine.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le tre principali proprietà che caratterizzano le basi azotate?

    <p>tautomeria, dissociazione acido-base, forte assorbanza della luce uv</p> Signup and view all the answers

    Il gruppo fosfato lega l'–OH in posizione 3’ di un nucleotide con il carbonio _ del nucleotide successivo.

    <p>5</p> Signup and view all the answers

    Quale processo altera la struttura secondaria del DNA e impedisce alla DNA polimerasi di replicare fedelmente il DNA?

    <p>Le molecole idrofobiche si interpongono tra le basi della doppia elica, causando inserzioni o delezioni di basi.</p> Signup and view all the answers

    Come vengono chiamate le regioni avvolte del DNA?

    <p>Coiled</p> Signup and view all the answers

    Qual è la temperatura di melting (Tm) alla quale il 50% delle molecole di DNA è denaturato?

    <p>75-80°C</p> Signup and view all the answers

    Le topoisomerasi di Classe I agiscono sempre sui due filamenti del DNA.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Match the following terms with their descriptions:

    <p>Effetto ipercromico = Differenza di assorbimento legata alla denaturazione Torsione = Twist Topoisomerasi = Enzimi che modificano le proprietà topologiche</p> Signup and view all the answers

    Qual è il termine utilizzato per riassumere tutte le tecniche di studio delle sequenze ripetute nel DNA per l'identificazione di un individuo?

    <p>DNA fingerprinting</p> Signup and view all the answers

    Cosa si intende per 'pseudogene'?

    <p>Un gene che ha subito duplicazione e ha accumulato mutazioni</p> Signup and view all the answers

    Qual è la forza che stabilizza la molecola del DNA?

    <p>La forza di stacking</p> Signup and view all the answers

    Qual è il nome delle proteine basiche che costituiscono la cromatina e che sono ricche di lisina e arginina? Gli _______

    <p>istoni</p> Signup and view all the answers

    Quanto è lungo il passo dell'elica del DNA?

    <p>34Å</p> Signup and view all the answers

    La cromatina è una struttura statica del DNA.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quale è la forma più comune del DNA?

    <p>Forma B</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono le sequenze palindromiche?

    <p>Sequenze che possono essere ripetute e invertite o speculari</p> Signup and view all the answers

    Cosa è la Guanosine tetraplex?

    <p>Una struttura planare formata da 4 guanine vicine</p> Signup and view all the answers

    Cos'è la struttura cruciforme?

    <p>Una struttura in cui ci saranno tratti in cui il filamento è sottratto all'appaiamento con l'altro filamento</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono le malattie da espansione di triplette?

    <p>Malattie genetiche come l'atassia di Friedreich, la sindrome dell'X fragile, la distrofia miotomica, la Corea di Hungtington</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le caratteristiche principali della replicazione del DNA?

    <p>Bidirezionalità e semidiscontinuità</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono i frammenti di Okazaki?

    <p>Frammenti di Okazaki sono frammenti di DNA sintetizzati in modo discontinuo durante la replicazione del DNA.</p> Signup and view all the answers

    La DNA polimerasi sintetizza il filamento lento in direzione 3'-5'.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Qual è il nome del punto di partenza della replicazione del DNA in E. Coli?

    <p>OriC</p> Signup and view all the answers

    Qual è il processo che determina lo scivolamento del DNA sul nucleo istonico, cambiandone la posizione?

    <p>Scivolamento dei nucleosomi</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'enzima che catalizza l'acetilazione delle lisine negli istoni?

    <p>HAT (istone acetil-transferasi)</p> Signup and view all the answers

    La metilazione della cromatina aumenta l'accessibilità del DNA.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    La ___________ del DNA coinvolge molte attività enzimatiche e non è ancora completamente compresa.

    <p>replicazione</p> Signup and view all the answers

    Come viene definita la tautomeria cheto-enolica nelle polimerasi?

    <p>Causa dell'inserimento di nucleotidi errati</p> Signup and view all the answers

    Qual è la differenza tra endonucleasi ed esonucleasi nel contesto delle nucleasi?

    <p>Le endonucleasi tagliano all'interno dell'unità, mentre le esonucleasi tagliano i nucleotidi alle due estremità.</p> Signup and view all the answers

    Come si chiama l'attività enzimatica della polimerasi I che rimuove i nucleotidi in eccesso mediante taglio?

    <p>Nick translation</p> Signup and view all the answers

    La tautomeria cheto-enolica può causare l'inserimento di nucleotidi sbagliati a causa di variazioni locali di pH.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Introduzione alla Biologia Molecolare

    • La biologia molecolare studia a livello molecolare i fenomeni biologici, come la struttura degli acidi nucleici e l'espressione dei geni.
    • È la base di tutte le biotecnologie, della biologia dei sistemi e della bioinformatica.

    Regole di Chargaff

    • La composizione di basi varia da una specie all'altra.
    • Le molecole di DNA della stessa specie, da tessuti diversi, hanno la stessa quantità di basi.
    • Tutte le nostre cellule hanno lo stesso genoma che non si modifica con l'età, stato di nutrizione o variazioni ambientali.
    • In tutte le molecole, il numero di residui di guanina è uguale a quelli di citosina, così come per adenina e timina.

    Struttura del DNA

    • La struttura elicoidale è stata scoperta grazie a esperimenti di diffrazione a raggi X.
    • Il DNA è costituito da due filamenti complementari che si avvolgono attorno a un asse centrale.
    • I legami a idrogeno si stabiliscono tra le basi azotate timina e adenina, e citosina e guanina.

    Nucleotidi e Acidi Nucleici

    • Gli acidi nucleici sono costituiti da catene polinucleotidiche.
    • Un nucleotide è formato da uno zucchero, una base azotata e uno o più gruppi fosfato.
    • Le basi azotate sono le strutture di base degli acidi nucleici e si dividono in pirimidine e purine.

    Proprietà delle Purine e delle Pirimidine

    • Tautomeria: le purine e le pirimidine possono esistere in forme tautomeriche differenti.
    • Dissociazione acido-base: le basi azotate possono perdere o guadagnare ioni idrogeno.
    • Forte assorbimento della luce UV: le basi azotate hanno proprietà di assorbimento della luce UV.

    I Pentosi dei Nucleotidi

    • Il ribosio e il desossiribosio sono molecole a 5 atomi di carbonio.
    • Il deossiribosio manca di un ossigeno in posizione carbonio 2'.

    I Nucleosidi

    • Mettendo insieme una base azotata e uno zucchero formiamo i nucleosidi.
    • Il legame n-glicosidico si stabilisce tra l'azoto 1 della purina e l'azoto 9 della pirimidina con il carbonio 1 dell'zucchero.

    I Nucleotidi

    • I nucleosidi più fosfati danno i nucleotidi.
    • I nucleotidi hanno un ruolo fondamentale nel metabolismo.

    Legame Fosfodiesterico

    • I nucleotidi sono legati tra loro mediante il gruppo fosfato che va a legare l'–OH in posizione 3' di un nucleotide con il carbonio 5' del nucleotide successivo.

    Strutture del DNA

    • La struttura del DNA può essere destrogira o levogira.
    • Esistono diverse conformazioni del DNA, come la forma B, A e Z.

    Forma B

    • È la forma più comune del DNA.
    • È una doppia elica destrogira con 10,5 paia di basi azotate per ogni passo di elica.

    Forma A

    • È una forma destrogira più schiacciata e tozza rispetto alla forma B.
    • Ha 11 paia di basi azotate per ogni passo di elica.

    Forma Z

    • È una forma levogira con 12 paia di basi azotate per ogni passo di elica.
    • È presente nel DNA quando sono individuabili lunghe sequenze ripetute di guanina e citosina alternate.

    Sequenze Palindromiche

    • Le sequenze palindromiche sono sequenze di DNA che possono essere lette nella stessa direzione sia da 5' a 3' che da 3' a 5'.
    • Possono appaiarsi e formare delle doppie eliche.
    • Determinano il fatto che, laddove c'è un allentamento della struttura secondaria intrafilamento, il DNA può assumere delle strutture secondarie, ad esempio, a stem e loop, o struttura hairpin.### Strutture del DNA
    • Il DNA presenta strutture importanti per la trascrizione e la terminazione della trascrizione, con diverso significato regolativo.
    • Queste strutture possono formarsi in triplici eliche di DNA, come la "Guanosine tetraplex" o "G quadruplex", una struttura planare che si forma quando ci sono 4 guanine vicine.

    Appaiamenti del DNA

    • Gli appaiamenti del DNA non sono degli appaiamenti Watson e Crick, ma degli "accoppiamenti di Hoogsteen", che non sono gli accoppiamenti canonici tra G-C e A-T.
    • Altre strutture si formano quando è presente CG con la C protonata, formando strutture strane a triplice elica.

    Agenti mutageni

    • Gli agenti mutageni, come il bromuro di etidio, l'arancio di acridina e l'actinomicina D, hanno in comune gli anelli aromatici che si intercalano nella struttura del DNA.
    • Queste molecole idrofobiche si interpongono tra una coppia di basi e l'altra della doppia elica, alterando la struttura secondaria del DNA.

    Denaturazione, rinaturazione e ibridazione

    • La denaturazione e la rinaturazione possono essere visualizzate mediante l'interazione con la luce ultravioletta, grazie al picco di assorbimento delle basi azotate a 260nm.
    • La curva di denaturazione può essere rappresentata graficamente, con la temperatura sulle ascisse e l'assorbanza a 260nm sulle ordinate.

    Struttura terziaria del DNA

    • La struttura terziaria del DNA comprende le regioni avvolte del DNA, chiamate coiled, e i superavvolgimenti, che sono delle proprietà topologiche del DNA che variano solo se c'è una rottura di quest'ultimo.
    • Il superavvolgimento negativo subisce delle denaturazioni locali, mentre il superavvolgimento positivo compatta maggiormente la molecola.

    Topoisomerasi

    • Le topoisomerasi sono enzimi che modificano le proprietà topologiche del DNA, si distinguono in due classi:
      • Classe I: tagliano un solo filamento e non hanno bisogno di ATP.
      • Classe II: agiscono su entrambi i filamenti e hanno bisogno di ATP.

    Elettroforesi su gel

    • La gel elettroforesi può essere utilizzata per separare i diversi topoisomeri del DNA, come il DNA rilassato, il DNA lineare e il DNA superavvolto.
    • La velocità di migrazione dei diversi topoisomeri dipende dalla loro conformazione e dal loro grado di superavvolgimento.### Superavvolgimento batterico
    • Il superavvolgimento del DNA batterico presenta due funzioni:
      • Consente l'apertura locale del DNA durante la replicazione o la trascrizione
      • Impacchetta il DNA in modo che possa essere allocato in uno spazio più ridotto, come il nucleo, in maniera organizzata
    • Nel DNA eucariotico, il superavvolgimento è favorito da proteine, mentre nei batteri sono presenti proteine Histon Like con funzione simile, ma il grado di impacchettamento della cromatina è diverso
    • Il DNA batterico è legato alla membrana plasmatica e si attorciglia formando anse, ognuna con una composizione diversa e un diverso significato funzionale

    Genoma Umano

    • Il genoma umano contiene 21.000 geni
    • I geni costituiscono solo una piccola parte del genoma, contenuti in 48 milioni di paia di basi (48Mb), detta esoma
    • Il genoma umano si divide in:
      • Esoma (48Mb)
      • Sequenze correlate ai geni (1152Mb)
      • DNA intergenico (2000Mb)
    • Le sequenze ripetute (1400Mb) sono spesso ripetute in tandem e possono variare sia nella lunghezza della sequenza ripetuta sia nel numero di volte per cui essa viene ripetuta
    • Le regioni intergeniche includono anche microsatelliti

    Complessità del Genoma

    • Il numero di cromosomi non è collegato alla complessità dell'organismo
    • La densità genetica varia tra organismi diversi, quindi la complessità del genoma non dipende dal numero di cromosomi, dimensioni del genoma e numero di geni
    • Nell'uomo, gli esoni costituiscono solo l'1,5% del genoma

    DNA Satellite

    • Il DNA satellite è una sequenza ripetuta che forma un picco satellite nella centrifugazione isopicnica
    • Ogni specie ha i suoi picchi satelliti caratteristici
    • Le sequenze ripetute vengono studiate soprattutto in medicina legale per stabilire l'identità di un individuo

    Cromatina

    • La cromatina ha lo scopo di organizzare il DNA anche dal punto di vista strutturale
    • La compattazione del DNA avviene attraverso la formazione di strutture come nucleosoma, fibra da 10 nm, fibra da 30 nm e cromosoma in metafase
    • Gli istoni sono proteine basiche che costituiscono la cromatina

    Istoni

    • Gli istoni sono proteine basiche costituite da 4 proteine istoniche: 2 H2A, 2 H2B, 2 H3, 2 H4
    • Le code N-terminali degli istoni sono soggette a modifiche post-traduzionali
    • L'istone H1 si differenzia dagli altri istoni e interagisce con il DNA linker producendo una maggiore adesione del DNA all'ottamero istonico

    Livello di Organizzazione del DNA

    • La cromatina si compatta in fibra cromatinica di 30 nm
    • La fibra cromatinica può avere due strutture diverse: solenoide o zig-zag
    • L'impacchettamento di ordine superiore è assicurato dalla formazione di anse di cromatina bloccate alla base di una struttura proteica detta scaffold nucleare

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    Description

    La biologia molecolare studia la conservazione e il trasferimento dell'informazione e l'azione dei componenti molecolari. In pratica è la scienza che analizza i fenomeni biologici a livello molecolare.

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