DNA 1. INTRODUZIONE DNA o Acido desossiribonucleico Acido nucleico presente in tutti i viventi eucarioti e procarioti, in alcuni virus (detti virus a DNA) e nei prioni. Costituisce i geni dell'organismo e attraverso questi presiede alla sintesi delle proteine, molte delle quali sono enzimi. Esso, pertanto, svolge un ruolo fondamentale di controllo dell'attività della cellula. Tratti di molecole di DNA, avvolgendosi su particolari proteine dette istoni, formano i cromosomi. 2. CARATTERISTICHE Il DNA è in grado di replicarsi, ovvero di formare copie della sua stessa molecola, permettendo lo svolgersi dei processi di divisione cellulare (mitosi e meiosi). Dal DNA, inoltre, può avvenire la sintesi di un altro acido nucleico, l'RNA: il dogma centrale della genetica afferma che tale processo può avvenire secondo un'unica direzione, cioè dal DNA all'RNA. In realtà, la scoperta dei retrovirus ha evidenziato che esistono eccezioni a questo principio, dato che, almeno in questi virus, da un filamento di RNA attraverso uno specifico enzima (detto trascrittasi inversa) può avvenire la sintesi di DNA. 3. STRUTTURA MOLECOLARE La struttura del DNA fu spiegata attraverso il modello a doppia elica, proposto nel 1953 dal biochimico statunitense James Watson e dal biofisico britannico Francis Crick. Ogni molecola di questo acido nucleico può essere immaginata come una scala a pioli, i cui montanti sono composti da una sequenza di molecole dello zucchero desossiribosio e di gruppi fosfato, e i cui pioli corrispondono a coppie di basi azotate. Le basi azotate sono molecole che chimicamente appartengono al gruppo delle purine e a quello delle pirimidine. Nel DNA, in particolare, sono presenti l'adenina e la guanina (purine), la citosina e la timina (pirimidine). Esse si appaiano in modo che vi sia complementarietà di struttura tra una purina e una pirimidina; pertanto, l'adenina si appaia alla timina, la citosina alla guanina. L'appaiamento avviene mediante legami idrogeno. 3.1. Nucleotidi, codoni e codice genetico Nella molecola del DNA, l'insieme di una base azotata, della molecola di desossiribosio cui essa è legata e della molecola di fosfato, prende il nome di nucleotide. I nucleotidi si possono dunque considerare le unità fondamentali del DNA. Una sequenza di tre nucleotidi viene detta tripletta o codone, e, come è stato stabilito con la scoperta del codice genetico, essa corrisponde a un particolare amminoacido. Questa proprietà permette lo svolgersi della sintesi proteica (vedi RNA). La molecola di questo acido nucleico si avvolge su se stessa, assumendo la forma caratteristica che ha permesso di indicarla come “doppia elica”. 4. REPLICAZIONE O DUPLICAZIONE Il meccanismo con cui il DNA produce copie di se stesso viene detto replicazione o duplicazione. La duplicazione del DNA avviene prima di ogni divisione cellulare, mitosi o meiosi, in modo che le cellule figlie ricevano ciascuna una copia del patrimonio genetico parentale. Per costruire una copia della molecola di DNA, i due filamenti della doppia elica si despiralizzano e si separano a livello dei legami idrogeno tra le basi; a questo punto, ciascun filamento funziona da stampo per l'assemblaggio di due nuovi filamenti complementari. Per azione dell'enzima DNA polimerasi, su ogni base di ciascun filamento originario vengono appaiate basi azotate complementari. Si formano, così, due nuove doppie eliche, ciascuna costituita da un filamento vecchio e da uno nuovo (per questo motivo la reazione di duplicazione viene detta semiconservativa). Ciascun filamento di DNA è circa 100.000 volte più lungo del cromosoma che lo contiene. Ciò è dovuto alla condensazione della molecola di DNA, che si avvolge su particelle di natura proteica, chiamate nucleosomi, appena visibili con i più potenti microscopi elettronici. A sua volta, la struttura formata dal DNA e dai nucleosomi si avvolge ulteriormente su se stessa più volte, fino a raggiungere lo stato d (segue nel file da scaricare)
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