Pillole Testbusters – Biologia: Replicazione del DNA

Cos’è la replicazione?

Cellula madre e cellule figlie

La replicazione del DNA è uno degli argomenti cardine della biologia ed è anche molto gettonato al test.

Rappresenta il processo attraverso cui si ottiene, a partire da una certa quantità di DNA, una quantità doppia e identica del DNA di partenza. Il materiale genetico sarà poi distribuito alle due cellule figlie, geneticamente identiche alla cellula madre.

Stesse informazioni, doppia copia

La quantità di informazioni contenute nella cellula madre non si duplica: una volta replicato il DNA, non avremo nuove informazioni, ma avremo le stesse identiche informazioni di partenza, però in due copie.

Facciamo un esempio pratico: Leonardo ha un libro di cucina e al suo interno c’è scritto come fare il pane e come fare le torte. Leonardo porta il libro in cartoleria per farne una copia. Leonardo torna a casa con due libri, entrambi con scritto all’interno solo come fare il pane e come fare le torte. La stampante della cartoleria non ha insegnato a Leonardo nessun’altra ricetta. Poteva essere più cortese? Sì, peró non lo è stata, perché i libri sono esattamente identici, ma in doppia copia.

Dove e quando avviene la replicazione del DNA?

Il DNA è organizzato in maniera diversa in cellule eucariote e in cellule procariote. Per questa ragione, nelle prime, la replicazione avviene all’interno del nucleo della cellula durante la fase S del ciclo cellulare. Ad occuparsene è la DNA-polimerasi che aggiunge nucleotidi all’estremitá 3’OH del filamento che sta sintetizzando.

Nei procarioti invece non è presente un nucleo, perciò la replicazione avviene nel citoplasma stesso.

Ingredienti necessari

Gli elementi indispensabili alla replicazione sono:

  • L’enzima elicasi, che si occupa di svolgere la doppia elica.
  • Le SSBP, proteine che si legano ai filamenti e ne impediscono il riaccoppiamento.
  • La topoisomerasi che svolge i superavvolgimenti a monte del sito di replicazione.
  • Un primer RNA complementare al filamento stampo, al quale vengono aggiunti nucleotidi.
  • La DNA-polimerasi che si occupa di aggiungere nucleotidi, facendo procedere la sintesi del nuovo filamento.

La replicazione del DNA è semiconservativa

Cosa significa semiconservativa? Quando i due filamenti stampo si separano, verranno sintetizzati due nuovi filamenti complementari ad essi. In questo modo, ciascuna delle due nuove molecole di DNA conterrà un filamento parentale conservato e un filamento neosintetizzato.

La scoperta di questo meccanismo avvenne nel 1958, ad opera di Matthew Meselson e Franklin Stahl.

ESERCIZIO 1

Il DNA della cellula A viene marcato con un isotopo radioattivo. Dopo 2 cicli cellulari quale sarà la percentuale di DNA marcato?

  1. 50%
  2. 25%
  3. 20%
  4. 100%
  5. 0%

Alla fine del primo ciclo replicativo, avremo due molecole di DNA, ciascuna contenente un filamento con DNA marcato. Queste due molecole si duplicheranno a loro volta generando due molecole ciascuna, per un totale di quattro molecole e otto filamenti, dei quali due conterranno ancora il DNA marcato. Due filamenti su otto sono il 25%.

Risposta corretta 2

ESERCIZIO 2

Quale di queste affermazioni sulla replicazione del DNA è corretta?

  1. È un processo conservativo
  2. L’enzima più importante del processo è l’RNA polimerasi
  3. È utilizzata per insegnare alle cellule nuove azioni da portare a termine
  4. Serve per raddoppiare solo quantitativamente il materiale genetico
  5. Avviene anche nel nucleo delle cellule procariotiche

Per risolvere il quesito procediamo per eliminazione: la replicazione è un processo semiconservativo (risposta 1 errata), il cui ruolo principale è svolto dalla DNA polimerasi (risposta 2 errata), che negli eucarioti avviene nel nucleo (risposta 5 errata). Lo scopo della replicazione è quello di raddoppiare solo quantitativamente il materiale genetico, senza aggiungere nuove informazioni.

Risposta corretta 4

Buon lavoro!

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