1.1.2 Replicazione del DNA

B 60 BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE, GENETICA AGRARIA - GENETICA VEGETALE L RNA è costituito da una catena polinucleotidica i cui nucleotidi contengono lo zucchero ribosio e fra le basi azotate è presente uracile al posto di timina. Le sequenze di basi su DNA e RNA vengono rappresentate come sequenze delle lettere A (adenina), T (timina), C (citosina), G (guanina) e U (uracile). Fra i diversi organismi la dimensione del genoma è variabile: nelle piante superiori va da 125 Mega basi (Mb) in Arabidopsis thaliana a 430 Mb in Oryza sativa, da 2.500 Mb in Zea mays fino a 16.000 Mb in Triticum aestivum. La dimensione del genoma non è correlata con la complessità di un organismo, fenomeno indicato come paradosso del valore C (contenuto in DNA) nel nucleo aploide. Per esempio, due specie della stessa famiglia botanica come frumento tenero e riso che hanno la stessa complessità morfologica e quindi una necessità di informazione genetica molto simile, possiedono valori C, rispettivamente, di 17,3 e di 0,6 picogrammi. possibile concludere che una parte consistente del DNA nucleare del frumento non svolge funzioni apparenti. Il genoma nucleare è suddiviso in un gruppo di molecole di DNA lineari contenute nei cromosomi. I cromosomi consistono di un unica molecola lineare di DNA. Tuttavia, la lunghezza del cromosoma costituisce 1/10.000 di quella della molecola di DNA. Questa molecola viene compressa 30-40 volte nella sua lunghezza quando è organizzata in nucleosomi. Il nucleosoma contiene le proteine basiche chiamate istoni H2A, H2B, H3 e H4, su cui si avvolgono 140-150 paia di basi (bp) di DNA. Ciascun nucleosoma è separato da 5070 bp di DNA lineare. Gli istoni H1 e H5 determinano un ulteriore grado di avvolgimento attraverso la formazione prima di un solenoide e quindi di una fibra di 30 nm di spessore. 1.1.2 Replicazione del DNA. Nei genomi lineari degli eucarioti il DNA si replica in maniera semiconservativa a partire da più origini (OR) contemporaneamente. La replicazione del DNA a doppia elica richiede il riconoscimento dell OR da parte di un complesso di proteine. L OR è conosciuto in alcuni organismi come lievito ed è costituito dalla sequenza 59-ATTTATATTTA-39. L inizio della sintesi di un filamento di DNA richiede che le due eliche del DNA stampo vengano transitoriamente separate e stabilizzate nella forma di filamenti singoli. L allungamento è sostenuto da un complesso di proteine, il replisoma . Gli enzimi che sintetizzano un tratto di DNA su uno stampo vengono detti DNA-polimerasi o replicasi. Fra questi, la DNA-polimerasi III è responsabile della replicazione del DNA. Estende una catena di DNA in direzione 59 S 39 a partire da un innesco (primer) costituito da una corta sequenza di RNA. La sintesi del DNA è semidiscontinua. La replicazione si muove in direzione 59 S 39 e in modo continuo su un filamento (leading strand ) mentre sull altro filamento (lagging strand ) è discontinua e avviene attraverso la sintesi di frammenti di DNA di 1.000-2.000 bp (frammenti di Okazaki). Un elicasi garantisce lo svolgimento della molecola del DNA lungo la forca replicativa e interagisce con una primasi responsabile della sintesi del primer sul lagging strand. Il replisoma è poi formato da un dimero asimmetrico di DNA-polimerasi III. Una di queste polimerasi sintetizza il nuovo filamento sul leading strand mentre l altra parte del dimero tira il lagging strand a formare un ansa per sintetizzare un frammento di Okazaki. Terminata la sintesi, questa polimerasi si stacca dal lagging strand e si riattacca al replisoma in corrispondenza di un nuovo primer. La DNA-polimerasi I rimuove il primer ed estende le estremità 39 dei frammenti di Okazaki che vengono unite dall intervento della DNA-ligasi. La terminazione della replicazione nei procarioti avviene in corrispondenza di sequenze specifiche riconosciute dalla proteina Thus che inibisce l attività elicasica del replisoma. Negli eucarioti, la terminazione è legata alla presenza di sequenze terminali del cromosoma (telomeri) che sono replicate dalla telomerasi, un enzima costituito da proteina e RNA che fa da stampo per la sintesi della sequenza telomerica con un meccanismo di trascrizione inversa.

SEZIONE B
SEZIONE B
BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE...
La Botanica è la scienza che studia le forme di vita del mondo vegetale e ne analizza i rapporti ecologici attraverso diverse branche: ad esempio, la citologia studia la cellula vegetale e le sue funzioni; l’istologia si occupa dei tessuti; l’anatomia analizza gli organi; la genetica controlla la trasmissione dei caratteri di generazione in generazione; la fitosociologia e l’ecologia cercano di individuare i rapporti dei vegetali, fra loro e con gli altri viventi. A sua volta, ciascuna branca focalizza alcuni particolari aspetti del mondo vegetale: le modalità nutrizionali o riproduttive, la distribuzione geografica, i possibili utilizzi in altri campi (scientifico, farmaceutico, alimentare, ecc.).Le conoscenze botaniche, evolutesi nel contesto della stessa evoluzione umana, sono particolarmente importanti per le applicazioni in campo agronomico poiché rappresentano una delle fondamentali basi scientifiche sulle quali costruire e articolare buona parte dei saperi orientati alla produzione agraria. La pianta, sia che abbia avuto origine dall’incontro dei due gameti, maschile e femminile, con formazione del seme, o dalla moltiplicazione di una porzione di pianta, per esempio da una talea d’innesto, o ancora da un insieme di cellule meristematiche attraverso la tecnica della micropropagazione in vitro, rappresenta sempre il punto focale della disciplina agronomica.In questa Sezione B del Manuale dell’Agronomo sono poi sviluppati e approfonditi anche tutti gli aspetti legati alla Genetica agraria (dalle conoscenze consolidate della genetica mendeliana alla genetica molecolare, all’ingegneria genetica, all’analisi del genoma). Oltre ai contenuti di carattere generale, sono trattati separatamente, in parallelo, i due settori di applicazione del miglioramento genetico in campo agrario: quello vegetale e quello animale per l’ambito applicativo zootecnico. Coordinamento di SezionePaolo CecconRealizzazione e collaborazioniPaolo Ceccon, Elio Cirillo, Maurizio Cocucci, Stefania Dall’Olio, Adalberto Falaschini, Maria Nives Forgiarini, Marcello Guiducci, Carlo Lorenzoni, Adriano Marocco, Roberto Pinton, Aldo Pollini, Domenico Ugulini