Biologia per il liceo/DNA e RNA

DNA ed RNA sono due lunghe catene di monomeri costituiti da nucleotidi, ci sono 4 tipi differenti di nucleotidi: per il DNA sono, timina (T), citosina (C), adenina (A), guanina (G). Nell'RNA in sostituzione delle timina vi è l'uracile (U) che è molto simile strutturalmente alla timina. Timina e citosina hanno una struttura ad anello singolo e sono dette pirimidine, adenina e guanina hanno una struttura a doppio anello e sono dette purine.

Storia

Jenner e il vaccino

Jenner era un medico di un piccolo paese agricolo, aveva notato che i contadini, soliti a mungere le mucche, infettati dal vaiolo delle mucche, quando arrivava l'epidemia del vaiolo umano, riuscivano a non ammalarsi. Intuisce che il vaiolo delle mucche era molto simile al vaiolo umano e dedusse che una persona che veniva colpita dal vaiolo delle vacche, non sarebbe stata colpita dal vaiolo umano, in quanto il suo organismo aveva creato degli anticorpi. Sarà Jenner a individuare il primo vaccino (che deriva appunto dalla parola vacca) che servirà a curare il vaiolo.

Vaccino: stesso germe responsabile della malattie, ma attenuato nella sua virulenza, cioè nella capacità di indurre tutti gli effetti patogeni (indotti dalla sua riproduzione)

L'esperimento di Griffith

L' esperimento di Frederick Griffith del 1928 suggerisce per la prima volta che i batteri possono trasferire l'informazione genetica attraverso il processo della Trasformazione.

Griffith si occupava della polmonite e individua i germi responsabili della polmonite batterica il pneumococco, lo osserva e vede che quello patogeno, che induce le malattie, ha una cellula rivestita di capsula, un rivestimento di tutta la cellula.

1. Somministra pneumococchi capsulati ai topi e muoiono
2. Somministra pneumococchi non capsulati ai topi e vivono
3. Somministra pneumococchi capsulati uccisi dal calore, i topi vivono ma non è un buon vaccino perché il calore cambia le cellule chimicamente.
4. Somministra pneumococchi capsulati uccisi dal calore e pneumococchi non capsulati e muoiono.

Principio trasformante: quella cosa che è passata dai capsulati ai non capsulati per renderli capsulati. La trova nei polmoni pneumococchi capsulati .

Griffith lo riscalda e lo ammazza e lo mette in contatto con gli altri ed esso non si riproduce. Non dà effetti patogeni ma non può funzionare come vaccino perché riscaldandolo cambia la sua struttura chimica.

Alla luce di questi esperimenti, gli esseri viventi devono avere il DNA scoperto da Griffith.

Gregor Johann Mendel

Gregor Mendel

Gregor Johann Mendel (Hynčice, 20 luglio 1822 – Brno, 6 gennaio 1884). Mendel è da tutti considerato il padre della moderna genetica.

Biografia

Mendel nacque in una famiglia tedesca nella città di Hynčice (Vražné) in Austria sotto L'Impero Austro-Ungarico (oggi Repubblica Ceca). Figlio di Anton e Rosine Mendel, secondo di tre fratelli, vivevano tutti in una fattoria della famiglia Mendel. Durante la sua infanzia, Mendel lavorava come giardiniere e studiava apicoltura. Entra nel 1843 nella Abbazia Agostiniana di St. Thomas in Brno. Nel 1851 fu mandato all'Università di Vienna per studiare, ritornando nel 1853 come insegnante di fisica.

Fu incoraggiato sia dai colleghi di università che dai confratelli, a studiare le variazioni delle piante. Utilizzò il giardino del monastero come laboratorio: tra il 1856 ed il 1863 Mendel coltivò e fece esperimenti con 29,000 piante di piselli (Pisum sativum).

I suoi esperimenti consistevano nell'incrociare piante di piselli, con caratteristiche precise, in modo da osservare poi le trasformazioni attraverso le varie generazioni.

Watson e Crick

Nel 1973 Watson e Crick vincono il premio premio Nobel per aver realizzato un modello della struttura del DNA. Desossiribonucleotidi disposti secondo una doppia elica.

Si è pensato che le basi azotate fossero complementari e fossero sempre le stesse.

A-T
G-C

disposte così, ma per questioni spaziali si è pensato che le basi si disponevano a coppie,che sono costituite da una base azotata con un singolo anello e da una base con un doppio anello. Si è anche ipotizzato che le basi azotate tra loro fossero complementari e fossero sempre le stesse.

A sempre con T mentre G sempre con C, sono legate tra loro attraverso legami a idrogeno che sono legami chimici deboli.

DNA

La struttura del DNA. Sono evidenziate le basi azotate e le catene di fosfati e zuccheri.

L'acido desossiribonucleico o DNA è una molecola complessa costituita da altre molecole più piccole (unità elementari) chiamate desossiribonucleotidi.

Ogni desossiribonucleotide è caratterizzato da:

• Acido fosforico (P) unica parte non organica (non compare il carbonio) gruppo fosfato acido che ha liberato ioni H+.
• Zucchero desossiribosio legato all'acido fosforico.
• Base azotata legata allo zucchero. Ne esistono quattro: adenina, guanina, citosina, timina.

I componenti del DNA sono universali, nel senso che i nucleotidi umani sono uguali ai nucleotidi di altri esseri vivente.
Quello che cambia sono la disposizione delle catene di nucleotidi: ciascun individuo è caratterizzato da un'unica catena di DNA, la cui sequenza di basi azotate è unica. Questo significa che ogni sequenza di basi azotate è possibile, quindi il DNA di ogni individuo è differente da tutti gli altri relativamente alla sequenza di basi azotate.
La duplicazione del DNA è l'evento portante della duplicazione dei cromosomi. In gran parte delle cellule eucariote la duplicazione del DNA è seguita dalla mitosi, invece, nelle cellule che danno origine i gameti, è seguita della meiosi. Il processo è molto rapido: nell'uomo e nei mammiferi vengono posizionati circa 50 nucleotidi al secondo, nei procarioti si può arrivare anche a 500 nucleotidi al secondo. Per la chimica il DNA è un polimero organico composto da monomeri denominati nucleotidi.

I nucleotidi sono formati principalmente da tre componenti: Il deossiribosio (ovvero zucchero pentoso), una base azotata collegata al deossiribosio con legame denominato N-glicosidico e un gruppo fosfato. Nella formazione dei nucleotidi, possono essere impiegate quattro diverse basi azotate: adenina, citosina, guanina e timina.

La sequenza nella quale si dispongono queste quattro basi azotate costituisce di fatto l'informazione genetica, tale informazione è decifrabile attraverso il, il quale ne permette la traduzione in amminoacidi. La Sintesi Proteica (detta anche traduzione genetica) risulta possibile solo in presenza di una molecola intermedia di RNA la quale si genera mediante la trascrizione del DNA.

Questo processo non crea solo filamenti di RNA destinati esclusivamente alla traduzione, al contempo crea anche frammenti in grado di svolgere svariate funzioni biologiche. Prima della divisione cellulare l'informazione genetica viene duplicata, tale processo è conosciuto come "Replicazione del DNA", fa sì che non si perda l'informazione genetica originale durante le Generazioni.

RNA

L'Acido Ribonucleico (RNA) è una lunga catena di nucleotidi simile al DNA, dove ogni nucleotide è costituito da una base azotata, un gruppo fosfato ed una molecola di ribosio. RNA ha alcune differenze con il DNA e sono dettagli di tipo strutturale: RNA è solitamente in forma di una sola elica (il DNA è una doppia elica); l'RNA contiene ribosio mentre il DNA contiene deossiribosio; l' RNA ha l'uracile al posto della timina presente nel DNA. Esistono tre tipi di RNA: RNA messaggero (mRNA), RNA ribosomiale (rRNA), RNA transfer (tRNA), la funzione dei quali è la sintesi delle proteine, polimeri i cui monomeri sono gli amminoacidi. Lo mRNA è una Trascrizione del DNA ottenuta tramite l'enzima RNA polimerasi. Lo mRNA è centrale nella sintesi delle proteine. Dopo che dal DNA si è formata una copia di RNA messaggero, questo trasporta l'informazione ai ribosomi (formati da rRNA e proteine). Questi si incaricano di tradurre l'informazione contenuta nell' RNA messaggero e tramite l'ausilio di un altro RNA detto trasfer o tRNA, che trasporta i singoli amminoacidi, vengono sintetizzate le proteine.