IL DNA

IL DNA

INIZIA

I primi esperimenti

La scoperta dell'esistenza del materiale ereditario risale al 1869, quando il medico Friedrich Miescher identificò all'interno dei nuclei del globuli bianchi la nucleina, sostanza poi definita DNA.Negli anni Venti del Novecento gli scienziati divennero consapevoli che i cromosomi sono fatti di Dna e proteine.

''Il fattore di trasformazione'' di Griffith

Nel 1928 il medico inglese Frederick Griffith studiò il batterio pneumococco, lavorando con due diversi ceppi:

• il ceppo S , che sviluppava una capsula polisaccaridica che lo proteggeva del sistema immunitario
• il ceppo R , non virulento

Osservò che , miscelando batteri R vivi e batteri S uccisi dal calore, gli animali contraevano la polmonite. Alcuni degli pneumococchi si erano trasformati in organismi di ceppo virulento. Scoprì quale fosse il "fattore trasformazione" attraverso gli esperimenti di eliminazione, in cui distruggeva vari tipi di molecole in ogni campione, e esperimenti di conferma.

Hersey e Chase

Nle 1952 i genetisti statunitensi Alfred Hersey e Martha Chase attuaronouna serie di esperimenti, volti a stabilire che il materiale genetico fosse il DNA e non le proteine. Questo esperimento fu esegfuito su un virus, il batteriofago T2 , che infetta i batteri. Si accinsero a stabilire quale parte del virus penetrasse nella cellula batterica.Per rintracciare le due componenti le marcarono con degli isotopi:

• le proteine contengono zolfo, che non compare nel DNA, e che presenta un isotopo radioattivo: S.Fecero sviluppare il batteriofago T2 in una coltura batterica contenete questo isotopo così che marcasse le proteine.
• il DNA è ricco di fosforo un elemento assente nelle proteine, e che presenta l'isotopo P. Fecero sviluppare un altro lotto di T2 in una coltura batterica contentente questo isotopo.

Le soluzioni con i batteri infettati furono prima agitate nel frullatore per staccare la parti del virus che non erano oenetrate e poi furono sottoposte a centrifugazione. Hersey e Chase scoprirono che la maggior parte di isotopi del DNA finirono nel pellet, contenente le cullule batteriche infettate , dunque più dense.

35

32

Scoperta della struttura del DNA

Grazie alla cristallografia a raggi X, negli anni '50 la scienziata inglese Rosalind Franklin scoprì la struttura a doppia elica della molecola di DNA. Tuttavia Rosalind non ottenne mai un riconoscimento per i suoi studi, infatti i suoi dati furono utilizzati per altri esperimenti da parte di Crick e Watson.

IL MODELLO TRIDIMENSIONALE DI WATSON E CRICK

In seguito alla scoperta di Rosalind si conosceva la struttura del DNA e alcune informazioni sugli elementi che lo componevano; tuttavia queste informazioni non erano state ancora inserite all'interno di un quadro complessivo che illustrasse in maneria precisa come le diverse parti del DNA si collegassero . Tale passo fu svolto da Francis Crick e James Watson nel 1953.

clicca qui

La struttura dei nucleotidi

basi azotate

nucleotide

il gruppo fosfato si lega al c5' tramite un legame covalente detto estere che comporta l'espulsione di una molecola d'acqua

H2O

desossiribosio

gruppo fosfato

PONTE

IL DNA

Il DNA è formato da due catene polinucleotidiche legate tramite legami a idrogeno

complementari

antiparallele

La complementarietà è data dalla dal preciso e costante accoppiamento delle basi azotate: A e T (due legami a idrogeno), C e G (tre legami a idrogeno).

le due catene presentano un orientamento opposto condiserando i loro gruppi terminali; in una catena un'estremità (C5') termina con il gruppo fosfato l'altra con il desossiribosio (C3'), nell'altra catena avverrà l'opposto.

Alcune caratteristiche

Il DNA presenta la catena di desossiribosi e gruppi fosfati all'esterno (componenete idrofila), mentre le basi azotate sono rivolte all'interno (componente idrofobica). La doppia elica è una conseguenza dell'accoppiamento della basi ed è una rotazione destrogira, dato che ogni base ruota di 36 un giro completo avviene ogni 10 coppie di basi.

Il DNA è in grado di replicarsi

Arthur Kornberg condusse un esperimento che dimostrò la possibilità di sintetizzare nuovo DNA in laboratorio. Utilizzando nucleotidi, enzima polimerasi e un DNA stampo, creò DNA con la stessa composizione della molecola di partenza. Tuttavia, il suo esperimento non chiarì se la replicazione avvenisse in modo conservativo, semiconservativo o dispersivo. Solo studi successivi confermarono il modello semiconservativo proposto da Watson e Crick.

Replicazione del DNA è semiconservativa

YEAR 1957

Le due fasi della replicazione del DNA

La replicazione semiconservativa del DNA avviene in condizioni specifiche e richiede nucleotidi trifosfato, un DNA preesistente, un complesso di replicazione, un primer (filamento di RNA) e diverse proteine. Il processo si articola in due fasi: 1. La doppia elica del DNA viene separata mediante enzimi che rompono i legami a idrogeno tra le basi. 2. I nucleotidi liberi si uniscono ai filamenti stampo seguendo il principio di complementarietà, con la catalisi dell'enzima DNA polimerasi. I nucleotidi si aggiungono solo all'estremità 3' del filamento in crescita, formando legami fosfodiesterici. L'energia necessaria per questa reazione deriva dalla rottura di legami in un nucleotide trifosfato, liberando pirofosfato inorganico.

Il complesso di replicazione

La replicazione del DNA avviene attraverso un complesso proteico chiamato complesso di replicazione, che è fondamentale per catalizzare le reazioni necessarie. Il processo inizia con lo svolgimento e la separazione dei filamenti di DNA, facilitato dalle topoisomerasi che rilasciano la tensione nella molecola. L'enzima DNA elicasi poi utilizza l'energia dall'idrolisi dell'ATP per rompere i legami tra i filamenti, mentre le proteine SSB si legano ai filamenti separati per prevenire la loro riassociazione, rendendo così disponibili i filamenti per l'appaiamento delle basi complementari.

Lorem ipsum dolor sit amet

La formazione di forcelle di replicazione

Il complesso di replicazione si lega al DNA in corrispondenza di una sequenza di basi, detta origine della replicazione, ori. A partire dall'origine della replicazione, il DNA si replica in entrambe le direzioni, formando due distinte forcelle di replicazione, ovvero i siti in cui il DNA si svolge ed espone le basi azotate. Entrambi i filamenti del DNA agiscono contemporaneamente da stampo per la formazione di nuovi filamenti. In questa fase dati recenti mostrano che il complesso di replicazione sta fermo fissato a strutture nucleari, mentre il DNA si sposta, infilandosi nel complesso come filamento singolo e riemergendone a doppio filamento.

+ info

Le caratteristiche delle DNA polimerasi

Le DNA polimerasi sono enzimi che catalizzano la sintesi del DNA, aggiungendo nuovi nucleotidi alla catena in crescita. Tuttavia, queste enzimi hanno due caratteristiche fondamentali: 1. Possono aggiungere nucleotidi solo all’estremità 3’ di un filamento preesistente (quindi sintetizzano il nuovo DNA solo in direzione 5’ → 3’). 2. Non possono iniziare la sintesi da zero, hanno bisogno di un filamento di avvio, detto primer.

ciao eleee

primer e la primasi Il primer è un breve frammento di RNA che serve come punto di partenza per la DNA polimerasi. Questo primer viene sintetizzato da un enzima chiamato primasi, che è un tipo di RNA polimerasi. La primasi deposita il primer in corrispondenza dell’origine di replicazione, permettendo alla DNA polimerasi di iniziare il lavoro.

Filamento veloce e filamento lento Dato che la DNA polimerasi lavora solo in direzione 5’ → 3’, il DNA viene copiato in modo diverso sui due filamenti della doppia elica: • Filamento veloce (o leading strand): viene sintetizzato in modo continuo nella stessa direzione della forca di replicazione, perché la DNA polimerasi può semplicemente seguire l’apertura della doppia elica. • Filamento lento (o lagging strand): viene sintetizzato in modo discontinuo perché procede nella direzione opposta all’apertura della forca di replicazione.

Write your title here

+ info

START

Science Vibrant Presentation

frammenti di Okazaki Sul filamento lento, la DNA polimerasi deve aspettare che la forca di replicazione si apra un po’ prima di poter aggiungere nucleotidi. Per questo motivo, il DNA viene sintetizzato a piccoli pezzi detti frammenti di Okazaki (lunghi circa 100-200 nucleotidi negli eucarioti). Ognuno di questi frammenti inizia con un primer e viene sintetizzato separatamente. Alla fine, un altro enzima, la DNA ligasi, unisce i frammenti di Okazaki per formare un filamento continuo.

I telomeri e la telomerasi

La rimozione dei primer di RNA in corrispondenza dell'estremità 3' del filamento lento lascia non replicata una regione di DNA, ovvero il telomero, pertanto il cromosa si accorcia. Nelle cellule staminali e tumorali, invece, l'enzima telomerasi utilizza uno stampo di RNA per estendere il telomero. La telomerasi si sposta verso la nuova estremità terminale e la DNA polimerasi riempie lo spazio vuoto.

La correzione degli errori di replicazione del DNA

Il DNA subisce dei danni che sono riparati dalla DNA polimerasi e da altre proteine grazie a 3 meccanismi di riparazione:• Correzione di bozze, durante la replicazione del DNA una base sbagliata vieni rimossa dalle proteine e la DNA polimerasi aggiunge la base corretta così che la replicazione possa continuare; - Riparazione delle anomalie di appaiamento, una base disappaiata e alcune basi adiacenti vengono tagliate dalle proteine e infine la DNA polimerasi aggiunge le basi corrette; - Riparazione per escissione, una base del DNA è danneggiata e perde la propria funzionalità, così le proteine tagliano la base danneggiata insieme ad alcune base adiacenti e la DNA polimerasi aggiunge le basi corrette.

I terremoti

La "teoria del rimbalzo elastico" prevede che le rocce abbiano un comportamento elastico e che se sottoposte a sforzi, accumulano energia fino a giungere al punto di rottura, in questo punto l'energia viene liberata istantaneamente, sotto forma di calore e di onde elastiche. Il punto in profondità dove si verifica la rottura ipocentro mentre la sua proiezione sulla superficie terrestre si chiama epicentro.

Le onde sismiche

Esistono due tipi di onde sismiche: -le onde P, primarie o longitudinali, vengono chiamate anche onde di compressione, perchè al passaggio dell'onda le particelle si avvicinano e si allontano. La velocità delle onde P, dipende dal tipo di materiale attraversato, dallo stato fisico e dalla densità. -Le onde S, secondarie o trasversali, provocano oscillazioni perpendicolari rispetto alla direzione di propagazione dell'onda. Le onde S non possono propagarsi nei fluidi e sono le più lente rispetto alle onde P.

Si distinguono due tipi di onde superficiali: le onde di Rayleigh che generano movimenti ellittici e le onde di Love che provocano movimenti trasversali e perpendicolari.

Il rischio sismico

Per la valutazione del rischio sismico di prendono i considerazione diversi fattori:

• pericolosità, ovvero probabilità che in una determinata area si presenti un evento di una certa entità
• vulnerabilità, un paramentro che indica quanto una porione di territorio sia in grado di sostenera un certo evento sismico
• costi, cioè i danni econimici , la perdita di vite e le necessarie ricostruzioni successive.

Come si determina l'epicentro di un terremoto?

Per risalire esattamente all'epicentro del sisma bisogna avere a disposizione un sismogrtamma registrato in una stazione di rilevamento e un piano cartesiano in cui siano riportate le onde dromocrone. Queste rappresentano le onde P ed S, riportate sul grafico. Attraverso questo grafico si può rilevare le distanza. Per determinare l'epicentro occorre avere tre misurazioni da tre stazioni di rilevamento

Gli tsunami

Gli tsunami, detti anche maremoti, sono onde altissime generate principalmente da terremoti sottostanti . I maremoti sono onde lunhge che possono attraversare l'intero oceano senza essere avvertite , ma diventano notevolmente pericolose quando arrivano in zon e di acqua bassa. La velocità delle onde può raggiugnere i 700km/h..

Sismografo

Il sismografo rileva le onde in superficie. Composto da un soppporto a cui viene agganciata una massa metallica. A questa viene inserito un pennino che registra su un foglio di carta arrotolato a un cilindro gli eventuali movimenti del suolo.

Magnitudo

Dall'ipocentro (profondità dove si verifica la frattura della roccia) di un terremoto si libera una grande quantità di energia sotto forma di onde sismiche. questa energia sprigionata si misura con la "scala di magnitudo" o "scala di Richter"

M= log A(∆)/A0

A= ampiezza massima A0= ampiezza standard di un sismografo a 100Km di distanza dall'epicentro (zona colpita dal terremoto)

Altre scale

Magnitudo di momento sismico

Scala MCS

Magnitudo Mb

Magnitudo Ms

Descrive l'intensità del terremoto in base a 12 gradi

Indica le onde di volume

Indica le onde superficiali e richiede un sismografo a banda larga

Indica i grandi di terremoti

Isosisme

Le isosisme sono delle linee chiuse disegnate su una cartina geografica della zone colpita, ognina di esse si indica con un numero romano. Sono irregolari, poiché dipendono dalle diverse formazioni rocciose presenti nel sottosuolo di trasmettere onde sismiche

Come prevedere un terremoto?

Previsione deterministica

Previsione statistica

Se tramite dati raccolti da numerose osservazioni si può esprimere tramite il calcolo della probabilità come, quando e dove potrebbe avvenire un terremoto.

Se di un fenomeno si conosce luogo, data e altre caratteristiche specifiche che, nel caso del terremoto, sono ipocentro, epicentro, magnitudo e intensità.

La speranza di avere una tale certezza nel prevedere un terremoto (ML: 7,3) fu dovuta al caso della provincia cinese di Haicheng, quando gli scenziati nel 1975 sbagliarono di poche ore e kilometri la previsione del terremoto.

Questa indagine si basa sulla periodicità con cui un evento si verifica in una determinata zona.

Nacquero studi su fenomeni premonitori dei terremoti. In particolare si osservò che le rocce prima di rompersi si microfratturano.

Magnitudo/intensità?

Dove?

Lì dove ci sono le faglie.

Si ripropone una magnitudo simile a quella dei terremoti precedenti.

• Sollevamento del suolo
• Variazioni del livello delle falde acquifere
• Emissione di gas radon

Tuttavia tali fenomeni possono essere causati da molteplici cause, quindi non sono attendibili.

Si studiano statisticamente gli intervalli di tempo trascorsi tra i terremoti precedenti.

Quando?

Un terremoto non può essere previsto con elevata sicurezza.

Nel corso del tempo sono stati redatti dei cataloghi sismici con tutte le informazioni dei terremori del passato a partire dal 1400 a.C.

+ info

animal legimus inimicus.

Ridurre i Danni dei Terremoti: Prevenzione e Tecnologie Importanza della Prevenzione Norme edilizie antisismiche, educazione e pianificazione dei soccorsi riducono vittime e danni Confronto Internazionale Paesi come Giappone e USA investono in sicurezza da decenni, mentre l’Italia è in ritardo (es. San Fernando 1971 vs. Irpinia 1980) Tecnologie di Monitoraggio Rilevamenti laser e GPS lungo le faglie, microzonazione sismica per comprendere il rischio locale (es. Città del Messico 1985) Vulnerabilità nei Centri Storici Edifici in mattoni e pietra sono più a rischio; necessaria l’adozione di materiali antisismici come il cemento armato Soluzioni Moderne Isolatori sismici (gomma e acciaio) per assorbire le scosse e ridurre i danni Problema in Italia Fondi spesso destinati alla ricostruzione post-terremoto invece che alla prevenzione, favorendo la speculazione

Team

Paola

Candida

Eleonora

Rosarita

Emma

Got an idea?

Use this space to add awesome interactivity. Include text, images, videos, tables, PDFs... even interactive questions! Premium tip: Get information on how your audience interacts with your creation:

• Visit the Analytics settings;
• Activate user tracking;
• Let the communication flow!

Nucleotide e nucleoside

base azotata+gruppo fosfato+zucchero

base azotata +zucchero

ribosio

ribosio

desossiribosio

desossiribosio

ribonucleoside

ribonucleotide

desossiribonucleotide

desossiribonucleoside

Legame fosfodiesterico

Il gruppo fosfato funge da ponte di collegamento tra un nucleotide un altro.Infatti si legherà tramite un secondo legame covalente (estere) al gruppo ossidrilico di C3' del desossiribosio del nucleotide successivo, con una seconda esplusione di H2O.

Dunque il gruppo fosfato è impegnato in due legami esteri, ovvero in un legame fosfodiesterico.

Got an idea?

Use this space to add awesome interactivity. Include text, images, videos, tables, PDFs... even interactive questions! Premium tip: Get information on how your audience interacts with your creation:

• Visit the Analytics settings;
• Activate user tracking;
• Let the communication flow!

Quali informazioni avevano a disposizione?

Tutti i biochimici sapevano che il DNA fosse un polimero costituito da nucleotidi formati da:

• gruppo fosfato
• desossiribosio
• una base azotata ADENINA, GUANINA (purine) e CITOSINA, TIMINA (pimiridine).

• Grazie agli studi di Chargaff si era notato che A=T e C=G

• infine era noto che la molecola di DNA era formata da due catene polinucleotidiche che che correndo in direzioni opposte si intrecciavano (antiparallele)

Got an idea?

Use this space to add awesome interactivity. Include text, images, videos, tables, PDFs... even interactive questions! Premium tip: Get information on how your audience interacts with your creation:

• Visit the Analytics settings;
• Activate user tracking;
• Let the communication flow!

Nel 1957, i genetisti Matthew Meselson e Franklin Stahl confermarono che la replicazione del DNA avviene in modo semiconservativo attraverso un esperimento con isotopi dell'azoto. Utilizzando l'isotopo pesante 15N, i ricercatori coltivarono colonie di E. coli, ottenendo DNA "pesante". Trasferendo poi i batteri su un substrato con l'isotopo comune 14N, osservarono che dopo la prima replicazione il DNA presentava un peso intermedio, indicando la presenza di entrambi gli isotopi. Nella seconda replicazione, il DNA si divideva in filamenti "leggeri" e filamenti con peso intermedio, escludendo così il modello conservativo e quello dispersivo, e supportando il modello semiconservativo come unico valido.