I primi passi verso la biologia molecolare… …per ragazzi inesperti

1. I primi passi verso la biologia molecolare……per ragazzi inesperti Manuela CasasoliAnno Scolastico 2010-2011

2. Cosa è il DNA? • DNA significa: • DeoxyriboNucleic Acid, cioè • acido desossiribonucleico. • È formato da: • acido fosforico; • uno zucchero (desossiribosio); • una base azotata.

3. http://static.howstuffworks.com/gif/dna-nucleotide.gif I nucleotidi e le 4 basi azotate Il DNA è formato da tanti nucleotidi. Ogni nucleotide contiene acido fosforico, desossiribosio e una base azotata. • Le basi azotate sono 4: • due purine: adenina e guanina; • due pirimidine: citosina e timina.

4. http://blog.dearbornschools.org/biologyblog/files/2010/02/dna-structure.jpghttp://blog.dearbornschools.org/biologyblog/files/2010/02/dna-structure.jpg Le basi azotate sono complementari L’adenina è sempre legata alla timina (A=T) con due legami idrogeno, mentre la citosina è sempre legata alla guanina (GC) con tre legami idrogeno.

5. http://teampub.files.wordpress.com/2008/04/ch1_dnagenes.jpg I cromosomi sono lunghe molecole di DNA http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/DNA_human_male_chromosomes.gif

6. http://www.uvm.edu/~inquiryb/webquest/fa06/mvogenbe/Animal-Cell.jpghttp://www.uvm.edu/~inquiryb/webquest/fa06/mvogenbe/Animal-Cell.jpg Il DNA si trova nel nucleo e forma il nostro genoma Il genoma (o patrimonio genetico) è l’insieme di tutte le informazioni scritte nella sequenza di nucleotidi del DNA.

7. Il DNA viene trasmesso di generazione in generazione http://bitesizebio.com/wp-content/uploads/2008/01/c12x5mitosis-collage.jpg

8. http://www.nature.com/scitable/content/32851/10.1038_nrm1526-f1_large_2.jpghttp://www.nature.com/scitable/content/32851/10.1038_nrm1526-f1_large_2.jpg http://bio.rutgers.edu/~gb101/lab10_meiosis /meiosis_web/review/meiosis_mitosis.jpg Mitosi e meiosi • Divisione cellulare: • Nelle cellule somatiche mitosi: equazionale, senza crossing-over; • Nelle cellule germinali (gameti) meiosi: riduzionale, con crossing-over.

9. http://www.fulviobaldanza.it/clip_image010.jpg Il Crossing Over Durante la meiosi i cromosomi omologhi paterni e materni si scambiano parti di DNA. Questo fenomeno prende il nome di crossing-over. È il fenomeno che genera diversità genetica nella riproduzione sessuale.

10. http://www.personal.psu.edu/staff/d/r/drs18/bisciImages/DNA_Replication.jpghttp://www.personal.psu.edu/staff/d/r/drs18/bisciImages/DNA_Replication.jpg http://www.dnareplication.info/images/dnareplication.jpg Replicazione del DNA Prima della divisione cellulare il DNA viene fedelmente copiato. Ogni cellula figlia riceve un patrimonio genetico identico a quello della cellula madre. La replicazione del DNA avviene nel nucleo. Questo fenomeno è catalizzato da proteine specializzate.

11. GenotipoFenotipo GeneProteina

12. GENOTIPO FENOTIPO Cosa è un gene? Il gene è un tratto di DNA che contiene un’informazione genetica ereditata di generazione in generazione. Molti dei nostri geni codificano per le proteine, cioè contengono il messaggio per “fare una proteina”. Altri codificano per le molecole di RNA. Altri hanno una funzione di regolazione. Altri non hanno ancora una funzione nota. Cosa è una proteina? Una proteina è una molecola formata da aminoacidi. Le proteine hanno ruoli funzionali e strutturali nelle nostre cellule. Per esempio formano le fibre muscolari (ricorda l’actina e la miosina), oppure rendono possibili tutte le reazioni biochimiche (per esempio quelle necessarie per bruciare il glucosio o sintetizzare i grassi e così via).

13. http://cnx.org/content/m30796/latest/centdog.jpg Geni (DNA)RNAProteine GenotipoFenotipo Il DNA codifica per le proteine. Cosa significa? La sequenza di nucleotidi del DNA contiene un messaggio che viene prima copiato in mRNA e poi tradotto in proteina. La trascrizione in mRNA e la traduzione in proteina permettono di passare dal genotipo al fenotipo. Un gene è espresso quando è copiato in mRNA e tradotto in proteina.

14. http://www.mun.ca/biology/scarr/MGA2-03-28.jpg Il Codice Genetico Ma come si passa dal DNA alla proteina? La sequenza dei nucleotidi ha un significato ben preciso. Tre nucleotidi (tripletta o codone) individuano uno specifico aminoacido. Cioè tre lettere del DNA corrispondono a una lettera delle proteine. Questo è il codice genetico.

15. http://1.bp.blogspot.com/_-cw-m10Krvw/SJjTuUSxDbI/AAAAAAAAAHs/SLUPrfMRA9g/s320/translation.gif Il Codice Genetico Nel processo di traduzione le triplette vengono “lette” e “decodificate”. Ognuna codifica per un aminoacido diverso. La proteina nasce grazie all’aggiunta di un aminoacido alla volta, secondo il messaggio portato dall’mRNA.

16. Il codice genetico è universale In tutti gli organismi viventi le triplette di DNA hanno lo stesso significato!!!

17. RNA (acido ribonucleico) Il DNA viene copiato in mRNA prima di essere tradotto in proteina. L’RNA (acido ribonucleico) è formato da un solo filamento, lo zucchero è il ribosio e al posto della timina c’è l’uracile (U), mentre le altre tre basi sono identiche (A, G, e C). Esistono diversi tipi di RNA, quelli che dovete ricordare sono: mRNA, tRNA e rRNA. http://www.makingthemodernworld.org.uk/learning_modules/biology/01.TU.03/illustrations/01.IL.09.gif

18. I diversi tipi di RNA mRNA (RNA messaggero) tRNA (RNA di trasferimento) rRNA (RNA ribosomiale) snRNA (small nuclear RNA) miRNA (micro RNA) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b1/Ribosome_mRNA_translation_en.svg/ 651px-Ribosome_mRNA_translation_en.svg.png

19. Funzioni dell’RNA mRNA(RNA messaggero): porta l’informazione genetica per sintetizzare una proteina dal nucleo al citoplasma. tRNA(RNA di trasferimento): trasporta gli aminoacidi verso il ribosoma dove avviene la sintesi delle proteine. rRNA (RNA ribosomiale): forma, insieme ad alcune proteine, il ribosoma che provvede alla lettura e alla traduzione del messaggio contenuto nell’mRNA. snRNA (small nuclear RNA) e miRNA (micro RNA): hanno una funzione di regolazione dell’espressione dei geni.

20. La trascrizione Il DNA viene copiato in mRNA mediante il processo di trascrizione. Si passa dall’alfabeto A, G, C, T a quello A, G, C e U. E’ un processo simile alla replicazione ma riguarda solo pochi geni. I geni espressi variano nelle diverse cellule e nel tempo. http://meyerbio1b.wikispaces.com/file/view/transcription.jpg/72711585/transcription.jpg

21. La traduzione (sintesi delle proteine) Il ribosoma è “una macchinetta”, formata da rRNA e proteine, che permette la lettura del messaggio dell’mRNA, e grazie ai tRNA, la sintesi della catena aminoacidica, cioè della proteina.

22. Non tutti i geni sono espressi in tutte le cellule e in ogni momento: la regolazione genica http://www.genfit.com/uploads/pics/gene-mod.gif

23. http://faculty.ccri.edu/lmfrolich/Microbiology/MalariaSickleCellBasicsOverview_files/image002.jpghttp://faculty.ccri.edu/lmfrolich/Microbiology/MalariaSickleCellBasicsOverview_files/image002.jpg Le mutazioni puntiformi sano malato

24. Le mutazioni Le mutazioni sono variazioni permanenti ed ereditabili nel DNA causate da agenti mutageni. Gli agenti mutageni possono essere di varia natura (chimica, fisica o biologica). Per esempio: le radiazioni (raggi x, raggi gamma, UV…), oppure sostanze chimiche come il benzo(a)pirene e l’acido nitroso, oppure virus. Le mutazioni dannose sono alla base delle malattie genetiche…ma attenzione le mutazioni sono anche alla base dell’evoluzione biologica!!! http://www.pipelinedrugs.com/biotechnology_encyclopedia/Types-of-mutation.png

25. Congenital Hypertrichosis Lanuginosa: mutazione del cromosoma 8. (da Wikipedia) I malati di fibrosi cistica hanno ereditato un gene difettoso (gene mutato sul cromosoma 7) sia dal padre che dalla madre, che sono portatori sani. I portatori sani del gene CFTR in Italia sono circa 2 milioni e mezzo (c’è un portatore sano ogni 25 persone circa). La coppia di portatori sani ha, ad ogni gravidanza, 1 probabilità su 4 di avere un figlio con fibrosi fistica. Le malattie genetiche

26. I progetti genoma

27. Lo studio della diversità genetica

28. Siti utili...per studiare in inglese (che sballo...)! http://www.dnatube.com/ …uno youtube tutto particolare…io mi ci diverto un sacco!!! http://bio-alive.com/animations/DNA.htm Animazioni di biologia molecolare. http://bio-alive.com/animations.htm Animazioni varie... http://www.dnaftb.org/dnaftb/1/concept/ Una vera e propria enciclopedia online per la biologia molecolare e la genetica. http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/translation.html La sintesi proteica.