questa è un' immagine da Easternblot che dà una visione immediata (un filo che si smaglia) di un cromosoma che si sfilaccia come il capo di un filo di una maglia, infatti il DNA è un doppio filamento di acidi nucleici attorcigliato ad elica e raggomitolato in diverse strutture sempre più compatte
cromosoma e DNA
in un post precedente abbiamo parlato del DNA, di come è formato, e di come la sua struttura a doppia elica sia stata confermata scientificamente con la cristallografia a raggi X (Dorothy Hodgkin ne fu una sviluppatrice), mentre Rosalind Franklin aiutò il gruppo di scienziati di Cambridge in particolare Francis Crick per le sue acquisizioni sulla struttura del DNA che confermavano la presenza di una alfa elica, avvolta in due forme, "A" e "B".
Quindi, tornando al problema iniziale, la domanda è come fanno delle molecole lunghe e contenenti gruppi fostato, con cariche negative sui carbossili e sugli ioni fostato, a rimanere compatte e a non respingersi tra loro, e quali analisi fisiche e chimiche hanno permesso di trovare la soluzione a queste domande
La presenza di cariche positive sugli ammino acidi lisina e arginina, nelle proteine istoniche, e la formazione di legami elettrostatici con i gruppi fosfato riesce a neutralizzare la tendenza a respingersi insita nel filamento di DNA e dell'RNA virale.
- Franklin and Gosling discovered that there were two forms of DNA: at high humidity (when wet), the DNA fibre became long and thin; when it was dried it became short and fat. These forms were termed DNA 'B' and 'A' respectively. She also specified the amount of water to be found in the molecule in accordance with other parts of it, data that have considerable importance in terms of the stability of the molecule.
- By January 1953, Franklin had reconciled her conflicting data and had started to write a series of three draft manuscripts, two of which included a double helical DNA backbone. Her two A form manuscripts reached Acta Crystallographica in Copenhagen on 6 March 1953, one day before Crick and Watson had completed their model. Franklin became angry when Watson suggested she did not know how to interpret her own data. Watson hastily retreated, backing into Wilkins who had been attracted by the commotion. Wilkins commiserated with his harried friend and then changed the course of DNA history with the following disclosure. Without Franklin's permission or knowledge, Wilkins showed Watson Franklin's famous photograph 51. Watson, in turn, showed Wilkins a pre-publication manuscript by Pauling and Corey. Franklin and Gosling's photo 51 gave the Cambridge pair critical insights into the DNA structure. Franklin's research was completed by February 1953, ahead of her move to Birkbeck, and her data were critical. Model building had been applied successfully in the elucidation of the structure of the alpha helix by Linus Pauling in 1951. Since Franklin had decided to transfer to Birkbeck College and Randall had insisted that all DNA work must stay at King's, Wilkins was given copies of Franklin's diffraction photographs by Gosling. By 28 February 1953 Watson and Crick felt they had solved the problem.
- Franklin, and the research group she headed, focused on the structure of RNA, a molecule equally central to life as DNA. RNA actually constitutes the genome (central information molecule) of many viruses, including tobacco mosaic virus.
Quindi, tornando al problema iniziale, la domanda è come fanno delle molecole lunghe e contenenti gruppi fostato, con cariche negative sui carbossili e sugli ioni fostato, a rimanere compatte e a non respingersi tra loro, e quali analisi fisiche e chimiche hanno permesso di trovare la soluzione a queste domande
La presenza di cariche positive sugli ammino acidi lisina e arginina, nelle proteine istoniche, e la formazione di legami elettrostatici con i gruppi fosfato riesce a neutralizzare la tendenza a respingersi insita nel filamento di DNA e dell'RNA virale.
Come in un nucleo atomico non sarebbe possibile tenere insieme diversi protoni carichi, altrettanti neutroni e gli elettroni con cariche opposte ai protoni, se il numero di queste cariche elettriche non fosse bilanciato (e formati dalle diverse particelle di varia natura, alla base della fisica quantistica)
Inoltre, seguendo le leggi della termodinamica, l'entropia è la tendenza di un sistema a passare da uno stato ordinato ad uno disordinato, quindi senza fornire energia l'entropia tenderebbe ad aumentare. In un nucleo, occorre fornire energia, in termini di ATP idrolizzato, per mantenere la struttura del DNA compattata (grazie agli enzimi topoisomerasi e girasi).
Poxvirus: vaccinia virus (virus del vaiolo). L'informazione genetica è contenuta in un filamento a DNA singolo di dimensioni notevoli, come è stato oservato grazie al microscopio elettronico, che non sfrutta la luce come sorgente di radiazioni ma un fascio di elettroni.
The virion is exceptionally large, its size is around 200 nm in diameter and 300 nm in length and carries its genome in a single, linear, double-stranded segment of DNA.
Nucleo (1)
Inoltre, seguendo le leggi della termodinamica, l'entropia è la tendenza di un sistema a passare da uno stato ordinato ad uno disordinato, quindi senza fornire energia l'entropia tenderebbe ad aumentare. In un nucleo, occorre fornire energia, in termini di ATP idrolizzato, per mantenere la struttura del DNA compattata (grazie agli enzimi topoisomerasi e girasi).
Il DNA è un polimero lunghissimo. Il genoma umano contiene più di un miliardo di lettere (nucleotidi)
Dal sito Treccani:
Dal sito Treccani:
- Quanto è lungo il DNA di una cellula?
Nell'uomo il codice genetico è formato da circa tre miliardi di
nucleotidi; poiché la distanza media tra due nucleotidi successivi in un
filamento è dell'ordine di circa 0.2 nanometri (nm; 1 m = 1 miliardo di
nm), il DNA contenuto in ogni cellula ha una lunghezza di circa 1 m ed è
spesso solo 2 nm. Per poter essere contenuto in una cellula grande 10
micron (1m = 1 milione di micron) questo lunghissimo filamento deve
necessariamente ripiegarsi su se stesso e formare strutture di
complessità crescente che siano adatte a mantenerlo in forma compattata,
con una lunghezza pari a circa 500 milioni di volte il suo diametro.
Poxvirus: vaccinia virus (virus del vaiolo). L'informazione genetica è contenuta in un filamento a DNA singolo di dimensioni notevoli, come è stato oservato grazie al microscopio elettronico, che non sfrutta la luce come sorgente di radiazioni ma un fascio di elettroni.
The virion is exceptionally large, its size is around 200 nm in diameter and 300 nm in length and carries its genome in a single, linear, double-stranded segment of DNA.
Nucleo (1)
I nuclei, i mitocondri, i cloroplasti sono strutture proteiche e lipidiche che racchiudono spazi interni in cui sono contenuti e compressi filamenti di DNA e RNA.
I nuclei, i mitocondri e i cloroplasti si isolano grazie alla centrifugazione in gradiente di densità, che dopo un certo tempo permette a strutture dello stesso peso di stratificarsi sullo stesso livello di una provetta. In soluzioni di glucosio, saccarosio o mannitolo a diverse concentrazioni, certi organelli arrivano sul fondo della provetta ed altri no, in presenza di cloruro di cesio 6 Molare, DNA cromosomici e plasmidici (colorati con etidio bromuro) sono visualizzati agli UV come bande sospese e aspirati con una siringa.
Un metodo per estrarre il DNA da un organello è la sospensione in soluzioni iperosmotiche, che determinano la rottura della membrana. La presenza di sali caotropici e agenti denaturanti come il guanidinio cloruro e guanidinio tiocianato permette poi l'allontanamento delle proteine, perchè rompono le interazioni idrogeno, ioniche e quelle idrofobiche, e sono usati per la purificazione degli acidi nucleici, in particolare dell'RNA.
L'eucromatina è l'organizzazione spaziale del DNA che è accessibile alle proteine e quindi viene trascritta, mentre l' eterocromatina, è una struttura silenziata perchè bloccata da complessi proteici di repressione
I nuclei, i mitocondri e i cloroplasti si isolano grazie alla centrifugazione in gradiente di densità, che dopo un certo tempo permette a strutture dello stesso peso di stratificarsi sullo stesso livello di una provetta. In soluzioni di glucosio, saccarosio o mannitolo a diverse concentrazioni, certi organelli arrivano sul fondo della provetta ed altri no, in presenza di cloruro di cesio 6 Molare, DNA cromosomici e plasmidici (colorati con etidio bromuro) sono visualizzati agli UV come bande sospese e aspirati con una siringa.
Un metodo per estrarre il DNA da un organello è la sospensione in soluzioni iperosmotiche, che determinano la rottura della membrana. La presenza di sali caotropici e agenti denaturanti come il guanidinio cloruro e guanidinio tiocianato permette poi l'allontanamento delle proteine, perchè rompono le interazioni idrogeno, ioniche e quelle idrofobiche, e sono usati per la purificazione degli acidi nucleici, in particolare dell'RNA.
L'eucromatina è l'organizzazione spaziale del DNA che è accessibile alle proteine e quindi viene trascritta, mentre l' eterocromatina, è una struttura silenziata perchè bloccata da complessi proteici di repressione
il DNA è un doppio filamento avvolto su una scaffalatura di istoni (nucleosoma) che impacchetta il DNA in diversi ordini di grandezza (nucleosomi, bande di filamenti solenoidi) che riesce così a essere contenuto in 23 coppie di cromosomi nel nucleo della cellula (superavvolgimento).
Ad esempio, il cromosoma 1 nell'uomo contiene 220 milioni di coppie di nucleotidi.
questo post vuole essere un contributo al Carnevale della Fisica #23 di settembre, dal tema "L'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo", ospitato sul blog Scientificando di Annarita Ruberto, che apprezzo per i suoi contributi sulla comunicazione della Scienza e dell'insegnamento delle scienze, vedi Matematicamente e altri argomenti e raccoglitori...
e infine, questo cartoon tratto dal sito xkcd
a proposito di blogs, e di comunicazione, si può visionare il contenuto del sito avanzando il tasto Next o quello random... bellissime vignette.....
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