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Copy of Il codice della vita

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filomena saracino

on 23 April 2013

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Transcript of Copy of Il codice della vita



Studiando la struttura della cellula, gli scienziati, hanno notato che il suo nucleo contiene materiale ereditario. Esso determina i caratteri dell’intero organismo, come per esempio il colore degli occhi o dei capelli. E’ stato chiamato “materiale ereditario”, perché viene trasmesso, pur con qualche variazione , dai genitori alla prole, causando quelle somiglianze che spesso si osservano tra i membri di una stessa famiglia.
Le molecole che costituiscono questo materiale sono chiamate acidi nucleici.
Si conoscono due tipi di acidi nucleici:
- il DNA ( acido desossiribonucleico) che si trova nel nucleo cellulare;
- l’ RNA ( acido ribonucleico ) che è presente sia nel nucleo, sia nel citoplasma della cellula. GLI ACIDI NUCLEICI LA STRUTTURA DEL DNA Il codice della vita Il DNA è formato da due catene avvolte a elica, ciascuna delle quali è composta da una serie di nucleotidi che costituiscono l’ unità fondamentale del DNA.

Ogni nucleotide, a sua volta, è costituito da una molecola di zucchero, il desossiribosio, una di acido fosforico e da una base azotata.
Nel DNA sono presenti quattro diverse basi azotate:
- l’ adenina (A)
- la timina (T)
- la guanina (G)
- la citosina (C)

Un’ adenina può legarsi solamente con una timina, mentre una citosina può legarsi solo con una guanina. IL DNA E’ IN GRADO DI DUPLICARSI La struttura a doppio filamento del DNA lo rende perfettamente duplicabile: da un suo frammento se ne possono ottenere due identici.

Questo processo prende il nome di duplicazione e ha luogo quando la cellula si riproduce.
I deboli legami tra basi azotate si rompono: la doppia elica si apre come una cerniera lampo e le due catene si separano.

Su ciascuno dei due filamenti liberi così se ne forma uno nuovo, in cui i nucleotidi sono disposti in modo complementare rispetto a quelli originari: a ogni adenina viene legata una timina e a ogni citosina viene legata una guanina. LA STRUTTURA DELL’ RNA Pochi anni dopo la scoperta della struttura del DNA, descritta per la prima volta nel 1953, gli scienziati riuscirono a scoprire il ruolo importantissimo svolto dall’ RNA,
l’ acido ribonucleico.


L’ RNA si differenzia dal DNA per tre aspetti:
- è formato da una sola catena di nucleotidi;
- lo zucchero che contiene non è il desossiribosio, ma il ribosio;
- tra le sue basi azotate vi è l’ uracile al posto della timina. Nella cellula esistono tre diversi tipi di RNA, ciascuno dei quali, svolge un ruolo ben preciso, nel processo di sintesi delle proteine, fondamentale per determinare i caratteri dei singoli individui:
RNA ribosomiale
RNA messaggero
RNA transfer Il 28 febbraio 1953 James Watson, biologo americano ventitreenne, si recò nel suo laboratorio e lì ebbe l’illuminazione della vita: aveva intuito, dopo lunghe ricerche, la struttura del DNA, la sostanza chimica che funge da messaggero della trasmissione genetica. Poco dopo lo raggiunse il suo collega e amico Francis Crick, fisico di 35 anni (dedicatosi alla ricerca biomolecolare dopo aver progettato mine magnetiche durante la guerra), comprendendo immediatamente l’importanza della scoperta.
Insieme costituiscono il modello definitivo della molecola: il DNA ha una struttura a doppia elica, dove la 4 basi combaciano a coppie ben precise:
A-T e C-G. DAL DNA ALLE PROTEINE DAL DNA ALLE PROTEINE


Le caratteristiche di un individuo dipendono in gran parte dalle proteine di cui esso è costituito.

Il DNA determina i caratteri di un organismo proprio perché contiene le istruzioni per costruire le proteine attraverso un processo, chiamato sintesi proteica, che richiede anche
il contributo dell’ RNA.
Le proteine infatti sono lunghe catene di molecole più piccole, gli amminoacidi.

In natura esistono venti diversi amminoacidi: essi unendosi tra loro in sequenze variabili, danno luogo a un altissimo numero di combinazioni. Gli amminoacidi usati dalle cellule per costruire le proteine
si ricavano dagli alimenti, ma, affinché l’ organismo possa combinarli nel modo corretto,
sono necessarie le istruzioni contenute appunto nel DNA. Schema della sintesi
delle proteine La sintesi proteica è un processo formato da
diversi passaggi. La prima fase di questo processo si chiama trascrizione e richiede la presenza di un particolare tipo di RNA, l’ RNA messaggero (mRNA). L’ mRNA si forma a partire dal DNA, con un meccanismo simile a quello della duplicazione. Una volta copiate le istruzioni contenute in uno specifico gene, l’ mRNA esce dal nucleo e porta il messaggio nel citoplasma, dove si lega a un ribosoma, un organulo cellulare formato da un altro tipo di RNA, l’ RNA ribosomiale, e da proteine. Traduzione RNA di trasferimento Essa riprodurrà, nella sequenza di amminoacidi,
la sequenza di basi contenuta nell’RNA messaggero,
e quindi nel DNA. Quest’ ultimo processo è chiamato traduzione, perché il tRNA, secondo le regole del codice genetico, traduce il linguaggio degli acidi nucleici nel linguaggio delle proteine. Gli amminoacidi che si vengono a trovare uno
vicino all’ altro, si uniscono tra loro formando
l’ intera proteina. A questo punto interviene l’ RNA di trasporto (tRNA) che ha il compito di
trasportare i diversi amminoacidi sul ribosoma, secondo le informazioni fornite
dalla successione elle triplette di basi dell’ mRNA. IL CODICE GENETICO Negli anni ’60 del secolo scorso si è riusciti a decifrare il codice con cui il DNA trasmette le sue
informazioni, scoprendo che:
- a ciascuna sequenza di tre basi azotate, detta tripletta, corrisponde sempre uno specifico amminoacido;
-un tratto di DNA che codifica per una specifica proteina viene chiamato gene.
Ogni molecola di DNA è formata da un grandissimo numero di geni: l’ insieme di tutti i geni posseduti
da un individuo costituisce il suo genoma.
Il codice genetico è universale, cioè ogni tripletta di basi azotate codifica sempre
per un solo amminoacido, lo stesso per tutti gli esseri viventi. IL PROGETTO GENOMA UMANO Zoom Il progetto Genoma umano è un progetto internazionale di ricerca che ha lo scopo
di descrivere la posizione e la funzione dei geni che caratterizzano la specie umana. Il progetto è stato avviato nel 1988 e già dopo pochi anni ha permesso di individuare l’ esatta sequenza dei circa 3 miliardi di coppie di basi azotate che compongono le molecole del nostro DNA. Questo risultato ha rappresentato un primo importante passo nella localizzazione della posizione di tutti i geni umani.
La conoscenza di questi dati è molto importante, perché permetterà, attraverso l’ individuazione delle alterazioni genetiche che sono causa di molte malattie, di curare i soggetti malati o anche di prevenire una data malattia, correggendo direttamente il gene “difettoso”. IL PROGETTO GENOMA UMANO Zoom LA RIPRODUZIONE DELLE CELLULE Il ciclo cellulare
La produzione di nuove cellule avviene, di solito, mediante divisione cellulare: una cellula
si divide in due e le nuove cellule a cui ha dato origine si accrescono fino a dividersi a loro volta.
L’ insieme di tutte queste fasi costituisce il ciclo vitale di ogni cellula, detto ciclo cellulare.
Quest’ ultimo è costituito da due fasi: l’ interfase,
il periodo in cui la cellula si accresce, si nutre e si prepara a dividersi,
e la mitosi, la divisione che darà origine a due cellule figlie identiche.
La cellula originaria che si divide, cioè la cellula “madre”, fornisce tutti i materiali necessari
per la costruzione delle due nuove cellule: quindi, deve fornire anche
il proprio patrimonio ereditario; ciò significa che essa deve duplicare il suo DNA,
affinché possa essere equamente distribuito tra le due cellule figlie. I CROMOSOMI Verso la fine dell’ Ottocento, gli scienziati
osservando al microscopio ottico tessuti in cui
le cellule si stavano riproducendo, notarono
che il nucleo assumeva un aspetto diverso:
in esso potevano distinguersi chiaramente dei corpiccioli colorati, che vennero chiamati
cromosomi. Proprio nei cromosomi è contenuto
il DNA di ogni cellula.
Durante la divisione cellulare è possibile distinguere nettamente, e contare, i cromosomi presenti in una cellula: essi appaiono come bastoncini, di solito incurvati, divisi in due parti identiche, dette cromatidi, unite tra loro da una strozzatura, il centromero. Il numero dei cromosomi per cellula è costante per ciascuna specie ed è identico in tutte le cellule di un determinato tipo di organismo. La specie umana, per esempio ne contiene 46 e il moscerino della frutta 8. In tutte le cellule di un organismo, a eccezione dai gameti, i cromosomi esistono in due esemplari accoppiati, uno di origine materna e uno di origine paterna: così nell’ uomo ci sono 23 coppie di cromosomi e nel moscerino della frutta 4. I cromosomi appartenenti a una coppia sono chiamati cromosomi omologhi. LA MITOSI LA MITOSI Affinché il processo di mitosi si verifichi è necessario che nella cellula madre i cromosomi si duplichino, cioè che il DNA che li costituisce si raddoppi. La mitosi ha luogo attraverso diverse fasi, in cui i cromosomi vengono ordinati all’ interno della cellula e poi vengono separati, prima che anche il citoplasma sia suddiviso in due parti. All’ inizio, le molecole di DNA si avvolgono strettamente e i cromosomi diventano ben visibili al microscopio ottico . La membrana nucleare a poco a poco scompare, mentre i cromosomi, rimasti liberi nel citoplasma, si collocano al centro della cellula. Successivamente, i due cromatidi di ogni cromosoma si separano e vengono trascinati, mediante speciali fibre verso
i poli opposti della cellula. A questo punto, ciascuno dei due
gruppi di cromatidi costituisce un patrimonio genetico completo,
attorno al quale si riforma la membrana nucleare; il DNA
torna a svolgersi e i cromosomi non sono più visibili al
microscopio allo stesso tempo, nella zona equatoriale della cellula compare un solco che, diventando via via più profondo, divide il citoplasma della cellula madre in due metà: le cellule figlie. LA MEIOSI GENI E CROMOSOMI Il biologo americano Thomas H. Morgan, studiando i cromosomi del moscerino della frutta
( DROSOPHILA MELANOGASTER ), scoprì le relazioni che intercorrono tra geni e cromosomi e
le caratteristiche manifestate da un individuo. Il moscerino della frutta possiede solo 4 coppie di
cromosomi, su cui è possibile osservare bande di colore diverso. Morgan dimostrò che la comparsa
di nuove caratteristiche negli insetti era legata a cambiamenti nei cromosomi. Le ricerche successive
avrebbero poi dimostrato che questi cambiamenti avvengono nelle zone di DNA identificate come geni.
Ulteriori studi, eseguiti recentemente con tecniche molto raffinate hanno evidenziato che i
cromosomi, presentano striature in cui sono localizzati i geni. LA MEIOSI Proviamo a pensare a che cosa accadrebbe se i due gameti contenessero un numero di cromosomi uguale a quello
delle altre cellula: al momento della loro fusione, la cellula ottenuta ne avrebbe esattamente il doppio. Le cellule uovo e
gli spermatozoi si formano mediante un meccanismo di divisione cellulare detto meiosi, che dimezza il numero di cromosomi presenti nella cellula madre. Negli esseri umani, quindi, ogni gamete possiede solo 23 cromosomi, uno per ciascuna coppia di omologhi: per questa loro caratteristica, i gameti sono detti aploidi, mentre tutte le altre cellule, che contengono coppie di cromosomi omologhi, vengono chiamate diploidi. La meiosi prevede due divisioni successive, ciascuna costituita da una serie di fasi simili a quelle della mitosi. A differenza della mitosi, però, durante la prima delle
due divisioni i cromatidi non si separano, ma restano uniti nel cromosoma: le due cellule figlie che si originano si
ritrovano così solo la metà dei cromosomi della cellula madre. Il risultato finale dell’ intero processo è che da una cellula madre diploide si generano quattro cellule aploidi. Durante la meiosi, tra cromosomi omologhi, si verifica un
processodetto crossing-over, che ha lo scopo di aumentare la variabilità genetica nei gameti prodotti. LO SCAMBIO DI MATERIALE GENETICO Mariateresa Lesti Alessia Di Claudio
Classe III B
Istituto Comprensivo San Martino in Pensilis
Anno scolastico 2011/2012 Fonti:
Libro di testo “Esplorando Visual 3” Mondadori
Wikipedia
Internet:
http://www.bassilo.it/area_alunni/appunti_di_scienze/sintesi.htm
http://www.my-personaltrainer.it/biologia/codice-genetico.html RNA messaggero I cromosomi
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