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Biologia Molecolare - Prof Soriano
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Di cosa parla
- La Biologia Molecolare unifica Genetica e Biochimica, focalizzandosi sulla comprensione del DNA come materiale genetico.
- La scoperta del DNA è stata un percorso che ha coinvolto scienziati come Miescher (isolamento della nucleina), Griffith (principio trasformante), Avery, MacLeod e McCarty (identificazione del DNA), e Hershey & Chase (conferma del DNA).
- La struttura chimica degli acidi nucleici (DNA e RNA) si basa su nucleotidi composti da zucchero (desossiribosio o ribosio), base azotata e gruppi fosfato. Le basi sono purine (Adenina, Guanina) e pirimidine (Citosina, Timina/Uracile).
- La doppia elica del DNA, scoperta da Watson e Crick, è antiparallela e destrorsa, con appaiamento specifico delle basi (A-T, G-C) e presenza di solchi maggiore e minore.
- La stabilità del DNA in soluzione dipende dai legami idrogeno e dall'effetto idrofobico (stacking) delle basi.
- Il DNA può assumere strutture alternative come DNA A (sotto bassa umidità), DNA Z (sinistrorsa, ricca di GC), tripla elica e quartetti di G (nei telomeri).
- Le topoisomerasi regolano la topologia del DNA (superavvolgimenti), tagliando e ricollegando i filamenti per modulare il Linking Number (Lk).
- I genomi virali possono essere organizzati in strutture elicoidali (es. TMV) o icosaedriche (es. fago Lambda), con meccanismi specifici di impacchettamento.
- Il genoma batterico è solitamente un singolo cromosoma circolare, organizzato in nucleoidi e compattato da proteine NAPs (Nucleoid Associated Proteins).
- Il DNA eucariotico è organizzato in cromatina, composta da DNA e istoni, formando nucleosomi (DNA avvolto intorno a ottameri istonici). I livelli di compattamento vanno dalla fibra di 10 nm al cromosoma mitotico.
- Le modificazioni post-traduzionali degli istoni (acetilazione, metilazione) influenzano la struttura e l'accessibilità della cromatina, contribuendo all'ereditarietà epigenetica.
- Le regioni funzionali dei cromosomi includono centromeri (per la segregazione) e telomeri (per la protezione delle estremità, mantenuti dalla telomerasi).
- L'RNA, a differenza del DNA, è generalmente a singolo filamento ma può formare strutture secondarie e terziarie complesse (tetraloop, pseudonodo, motivo A-Minore, struttura a trifoglio) che ne diversificano le funzioni.
- Il codice genetico è universale, degenerato e non ambiguo, basato su triplette (codoni) che specificano i 20 amminoacidi. La sua decifrazione ha coinvolto esperimenti pionieristici (Nirenberg e Matthei).
- La replicazione del DNA è semiconservativa, come dimostrato dall'esperimento di Meselson e Stahl, e procede bidirezionalmente da origini specifiche (OriC nei procarioti, ARS negli eucarioti).
- La PCR (Polymerase Chain Reaction) amplifica selettivamente frammenti di DNA, fondamentale in biologia molecolare e diagnostica.
- Le tecniche di sequenziamento del DNA (Sanger, Next Generation Sequencing NGS come 454, Illumina, Ion Torrent) permettono di determinare l'ordine delle basi e sono essenziali per studiare i genomi.
- La trascrizione (sintesi di RNA da uno stampo di DNA) nei procarioti avviene in fasi (inizio, allungamento, terminazione) e coinvolge l'RNA polimerasi e fattori sigma, con regolazione tramite operoni (Lac, Triptofano).
- Negli eucarioti, tre diverse RNA polimerasi trascrivono specifiche classi di geni (rRNA, mRNA, tRNA), con un controllo più complesso che include fattori basali, fattori regolatori (enhancer, silencer, isolatori) e il processamento dell'RNA (capping, poliadenilazione, splicing, editing).
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