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La biologia molecolare studia come l'informazione genetica sia conservata, copiata ed espressa a livello delle molecole. Si parte dalla struttura a doppia elica degli acidi nucleici (Watson, Crick e Franklin) per descrivere la duplicazione semiconservativa del DNA, la trascrizione e la maturazione dell'RNA negli eucarioti, fino alla traduzione del codice genetico nelle proteine. Tutto è unificato dal «dogma centrale» (DNA → RNA → proteina). L'argomento appartiene pienamente al programma valutabile all'Esame di Stato (seconda prova e colloquio).
4sezionica. 15min di lettura4competenzeLivelloBase 1 · Standard 2 · Approfondimento 1Verificato · 06/2026
livello base
Per tutti gli indirizzi liceali è richiesta la padronanza della struttura del DNA, della duplicazione semiconservativa, della trascrizione e della traduzione, con il significato del codice genetico e del dogma centrale.
livello avanzato
Nel Liceo Scientifico (e nell'opzione Scienze Applicate) si approfondiscono il ruolo dettagliato degli enzimi della replicazione (primasi, DNA polimerasi, ligasi), il meccanismo dello splicing eucariotico e le prove sperimentali (Meselson e Stahl).
Lesetiefe: Approfondimento
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Struttura della doppia elica e appaiamento delle basi
Un tratto di DNA ha il filamento 5'-ATGCGTTAC-3'. Scrivi la sequenza del filamento complementare (con le estremità) e verifica la coerenza con le regole di Chargaff contando le basi della doppia elica.
Ad ogni base si associa la complementare: A↔T, T↔A, G↔C, C↔G. Procedendo base per base sul filamento dato si ottiene la sequenza appaiata.
Il filamento complementare è antiparallelo: dove il primo è 5'→3', il secondo si legge 3'→5'. La sequenza complementare al 5'-ATGCGTTAC-3' è 3'-TACGCAATG-5'.
Filamento 1 (5'-ATGCGTTAC-3'): A=2, T=3, G=2, C=2 (9 basi). Nel filamento complementare gli appaiamenti danno T=2, A=3, C=2, G=2; sommando i due filamenti A_tot=T_tot=5 e G_tot=C_tot=4, in accordo con A=T e G=C (Chargaff).
Nella doppia elica il totale delle A uguaglia il totale delle T e quello delle G uguaglia quello delle C, in accordo con A=T e G=C.
Risultato: Il filamento complementare è 3'-TACGCAATG-5'; nella doppia elica A=T e G=C, come previsto dalle regole di Chargaff.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Dato il filamento di DNA 5'-ATGCGTTAC-3', scrivi la sequenza del filamento complementare indicandone correttamente le estremità 5' e 3'.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
La forcella di replicazione e i suoi enzimi
Batteri coltivati a lungo in azoto pesante (15N) hanno DNA «pesante». Vengono poi trasferiti in terreno con azoto leggero (14N). Spiega che cosa si osserva sulla densità del DNA dopo una e dopo due generazioni e perché ciò dimostra la replicazione semiconservativa.
Tutto il DNA contiene 15N: la doppia elica è interamente pesante (densità alta).
Ogni nuova molecola ha un filamento vecchio (15N, pesante) e uno nuovo (14N, leggero): il DNA risulta tutto a densità intermedia. Questo già esclude il modello conservativo (che darebbe metà pesante e metà leggero).
I filamenti pesanti generano molecole intermedie, quelli leggeri molecole leggere: si osservano due bande, una intermedia e una leggera, in parti uguali.
La comparsa di DNA intermedio dopo una generazione e poi della miscela intermedio/leggero è prevista solo dal modello semiconservativo.
Risultato: Dopo una generazione tutto il DNA è a densità intermedia, dopo due generazioni metà intermedio e metà leggero: la replicazione è semiconservativa.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Spiega perché, a causa della direzionalità della DNA polimerasi e dell'antiparallelismo dei filamenti, uno dei due nuovi filamenti viene sintetizzato in modo continuo e l'altro in modo discontinuo. Nomina gli enzimi coinvolti in ciascun passaggio.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Trascrizione e splicing dell'mRNA eucariotico
Il filamento stampo di un gene è 3'-TACGGCATT-5'. Determina la sequenza dell'mRNA trascritto, indicando le estremità, e spiega quale regola hai applicato per le basi.
L'RNA è complementare allo stampo: davanti a A→U, T→A, G→C, C→G. La differenza rispetto al DNA è che alla A dello stampo corrisponde U (non T).
Stampo 3'-T A C G G C A T T-5' → RNA: A U G C C G U A A.
L'RNA è antiparallelo allo stampo e si sintetizza 5'→3': si legge quindi 5'-AUGCCGUAA-3'.
La sequenza inizia con AUG, il codone di inizio, e termina con UAA, un codone di stop: è un mRNA leggibile dal ribosoma.
Risultato: L'mRNA trascritto è 5'-AUGCCGUAA-3', ottenuto per complementarità dallo stampo con la sostituzione della timina con l'uracile.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Dato il filamento stampo di DNA 3'-TACGGCATT-5', scrivi la sequenza dell'mRNA trascritto indicando l'estremità 5' e 3' e ricordando la sostituzione T→U.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Il dogma centrale della biologia molecolare
Traduzione: ribosoma, mRNA e tRNA
Numero di codoni
Con 4 basi prese a triplette si ottengono 64 combinazioni: 61 codificano amminoacidi e 3 sono codoni di stop. Questo giustifica la ridondanza del codice (64 codoni per 20 amminoacidi).
Considera l'mRNA 5'-AUG GCA UGA-3'. Identifica i codoni, traduci la sequenza in amminoacidi (AUG = metionina, GCA = alanina, UGA = stop) e indica la lunghezza della catena. Spiega quale tRNA interviene per il primo codone.
L'mRNA si legge a triplette dal codone di inizio: AUG / GCA / UGA.
AUG è il codone di inizio (metionina); UGA è un codone di stop, che non codifica alcun amminoacido ma fa terminare la traduzione.
AUG → metionina; GCA → alanina. Il codone UGA arresta la sintesi: nessun amminoacido viene aggiunto.
Il primo codone AUG è riconosciuto da un tRNA con anticodone complementare e antiparallelo 3'-UAC-5', che porta la metionina.
Risultato: Il peptide è metionina-alanina (2 amminoacidi); la traduzione termina al codone di stop UGA. Il codone AUG è letto da un tRNA con anticodone UAC che porta la metionina.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Data la sequenza di mRNA 5'-AUG GCA UGA-3', individua il codone di inizio e quello di stop, indica quanti amminoacidi compongono il peptide tradotto e spiega il ruolo dei tRNA.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)) · Esame di Stato del secondo ciclo — quadri di riferimento e griglie di valutazione (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Riferimenti e fonti