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Il DNA. Domande fondamentali. Come 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
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Domande fondamentali Come 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.
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
