1. Il Modello Semiconservativo
La duplicazione del DNA è il processo mediante il quale la molecola si copia prima della divisione cellulare. Gli esperimenti di Meselson e Stahl dimostrarono che la replicazione è di tipo semiconservativo: ciascuna delle due molecole figlie di DNA è composta da un filamento originario (parentale) e da un filamento neoformato (complementare).
2. Gli Enzimi Chiave e la Direzionalità
Il processo richiede l'intervento di diversi complessi enzimatici: l'elicasi rompe i legami a idrogeno aprendo la doppia elica; la primasi sintetizza un breve innesco di RNA; le DNA polimerasi aggiungono nucleotidi esclusivamente in direzione $5'\rightarrow 3'$. Per questo motivo, il filamento guida viene sintetizzato in modo continuo, mentre il filamento ritardato viene sintetizzato in modo discontinuo tramite i frammenti di Okazaki, successivamente uniti dalla DNA ligasi.
$$\text{Direzione della DNA Polimerasi: } 5' \longrightarrow 3'$$ L'apertura della forcella di replicazione obbliga un filamento a procedere a ritroso, generando frammenti discontinui.
📝 Esercizio Esempio Guidato
Testo: Qual è la funzione principale della DNA ligasi durante il processo di duplicazione del DNA?
Risoluzione passo-passo:
- Analisi del filamento ritardato: durante la sintesi discontinua si formano i frammenti di Okazaki separati da piccoli inneschi di RNA.
- Sostituzione degli inneschi: l'RNA viene sostituito da DNA ad opera di una DNA polimerasi.
- Azione della ligasi: la DNA ligasi salda covalentemente le interruzioni (nicchie) nell'impalcatura zucchero-fosfato, unendo stabilmente i frammenti adiacenti.
🎯 Soluzione: Unire covalentemente i frammenti di Okazaki sul filamento ritardato mediante legami fosfodiesterici.