Genetica 03

1. Cap. 3 La replicazione del DNA pp. 66-89 e la struttura del genoma umano

5. Colture di cellule di porcellino d’India Aggiunta di 5-BUdR, analogo della timina, con minore tendenza a legarsi al colorante fluorescente Due cicli di replicazione: 1.TT, TT 2. TU, UT 3.TU, UU Cromosomi arlecchino Prova citologica della replicazione semiconservativa

6. La replicazione del DNA è semiconservativa

8. Le DNA P di Escherichia coli

10. Inizio della replicazione; elica leading e elica lagging

11. Primosoma: il complesso costituito da elicasi e RNA polimerasi

12. La “bolla replicativa”

13. La replicazione procede nelle due direzioni a partire dalla forcella Frammenti di Okazaki

14. Meccanismo d’azione delle DNA P III batteriche

15. Alla fine per legare fra loro i frammenti ci vuole la ligasi La ligasi catalizza la formazione di un legame fosfodiestereo

17. Schema dei passaggi enzimatici nella replicazione di E. coli (1)

18. Schema dei passaggi enzimatici nella replicazione di E. coli (2)

19. Schema di replicazione di un cromosoma procariote (nella foto, SV40)

20. Durante la replicazione i superavvolgimenti sono un problema: girasi

21. Durante la replicazione i superavvolgimenti sono un problema: topoisomerasi

23. Due eccezioni ΦX174: DNA a singolo filamento DNA P DNA P

24. Due eccezioni Mosaico del tabacco: RNA DNA P * * DNA polimerasi RNA dipendente! (trascrittasi inversa) DNA P

25. Ciclo cellulare in eucarioti e procarioti (ore) Organismo M G1 S G2 Totale E. coli 1 Lievito 20’ 25’ 40’ 35’ 2 Piante 1 8 12 8 29 Uomo 1 8 10 5 24 Velocità di replicazione: E. coli : 50000 basi al minuto Drosophila : 2600 basi al minuto Topo: 2200 basi al minuto

26. I cromosomi eucarioti sono lineari, non circolari Nei cromosomi degli eucarioti ci sono varie unità di replicazione

27. Progressione delle bolle di replicazione lungo il cromosoma eucariote ARS: Autonomous-Replication Sequences

28. Negli eucarioti superiori DNA P α: sintesi dell’elica lagging e del primer DNA P β: riparazione del DNA nucleare DNA P γ: replicazione, solo nei mitocondri DNA P δ: sintesi dell’elica leading DNA P ε: riparazione del DNA nucleare SPECIE Dim. Genoma N repliconi velocità replicaz. E. coli : 4,2 Mb 1 50000 Drosophila : 140 Mb 3500 2600 Topo: 3200 Mb 25000 2200

29. In sintesi, negli eucarioti superiori

30. E alla fine?

31. Telomerasi Le regioni terminali dei cromosomi (telomeri) contengono sequenze ripetute: Ciliati ( Tetrahymena ): n(TTGGGG) Flagellati ( Trypanosoma ), uomo: n(TTAGGG) L’enzima telomerasi contiene un tratto di RNA complementare alla sequenza ripetuta e lo usa come primer per replicare l’estremità telomerica 5’

32. Azione della telomerasi in Tetrahymena L’efficienza della telomerasi è incompleta. La perdita di regioni terminali provoca forme di morte cellulare associate all’invecchiamento

33. Negli eucarioti, sintesi e degradazione di cicline , prodotte da geni-orologio regolano il ciclo cellulare

34. Organizzazione generale (fonte: HUGO) Total genome 3200 Mb Genes and related sequences 1200 Mb Intergenic DNA 2000 Mb Exons 48 Mb Pseudogenes Introns, UTRs Interspersed repeats 1400 Mb Other intergenic regions 600 Mb LINEs 640 Mb SINEs 480 Mb DNA transposons 90 Mb STRs 90 Mb

35. Organizzazione generale (fonte: Guelph University)

38. Allineamento uomo-topo

39. Allineamento uomo-scimpanzè Chimp chromosomes 2 and 2a

40. Total size 3 200 000 000 (haploid) As + Ts 54% Cs + Gs 38% Bases not yet determined 8% N of genes 20 000 to 25 000 Highest gene-dense chromosome 19 (23 per 1 000 000 bp) Lowest gene-dense chromosome 13 and Y (5 per 1 000 000 bp) DNA spanned by genes 25% to 38% exons 1.1% to 1.4% introns 24% to 37% Avg. size of a gene 27 000 Longest gene Dystrophin, 2 400 000 Nucleotide differences with chimp 1.23% Chimp orthologue genes 13 454 Human genes missing in chimp 36 totally, 17 largely Classes of genes with max. differences immune response, reproduction, olfaction Alcune statistiche Fonte: CSAC (2005)

41. Human genes are less than 30,000, but they have a complex architecture that we are only beginning to understand. -We know where 85% of genes are in the sequence. -We don’t know where the other 15% are because we haven’t seen them on (they may only be expressed during fetal development). -Because more than 80 000 proteins are known, most genes code for several proteins. -So far we only know what 30% of our genes do. It is relatively easy to locate genes in the genome, but it is hard to figure out what they do

42. The genetic code of life cracked by scientists? Well, not really