Dna

DNA

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.

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.

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.

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".

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 di condensazione tipico del cromosoma. Vedi anche Ingegneria genetica; Biologia molecolare; Reazione a catena della polimerasi; Progetto Genoma Umano; Terapia genica; Organismi transgenici.

La molecola di DNA (acido desossiribonucleico) contiene il patrimonio genetico di un organismo, codificato in un preciso 'linguaggio' chimico e riprodotto nel nucleo di ogni cellula. Scoperta nel 1951 per mezzo di tecniche di diffrazione a raggi X, nel 1953 fu infine descritta come una struttura a doppia elica simile a una scala a pioli composta di diversi gradini. Nella foto, i due scopritori della struttura della molecola, Francis Crick (a destra) e James Dewey Watson, che indica uno dei primi modelli tridimensionali del DNA.

Una molecola di DNA ha la forma di una scala a pioli elicoidale, in cui i montanti sono costituiti da zuccheri e fosfati, e i pioli da coppie di quattro diverse basi azotate: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Una determinata sequenza di coppie di basi azotate costituisce un gene; l'informazione in essa contenuta viene interpretata secondo il codice genetico, che stabilisce una corrispondenza tra basi azotate e amminoacidi. In tal modo i geni regolano la sintesi delle proteine.

INTRODUZIONE  Acidi nucleici Molecole organiche di elevato peso molecolare presenti in tutte le cellule degli organismi procarioti ed eucarioti, nei virus e nei prioni. Esse sono rappresentate dall'acido desossiribonucleico, o DNA, e dall'acido ribonucleico, o RNA. Il termine che definisce tali molecole deriva dalla sede in cui esse furono localizzate per la prima volta, il nucleo cellulare. In seguito, si osservò che gli acidi nucleici possono trovarsi al di fuori di una struttura nucleare, come nel caso dell'RNA, che viene sintetizzato a livello del nucleo ma esplica la sua funzione nel citoplasma, o del DNA dei procarioti (che possiedono un cromosoma circolare ma non un vero nucleo), o dei virus (che, siano essi a DNA o a RNA, contengono i loro acidi nucleici in involucro proteico).

CARATTERISTICHE  La struttura fondamentale degli acidi nucleici è rappresentata da un filamento: molecole di uno zucchero a cinque atomi di carbonio (desossiribosio, nel caso del DNA, e ribosio, nel caso dell'RNA) si alternano a gruppi fosfato; inoltre, a ciascuna molecola di zucchero si trova legata una base azotata, che può essere adenina, guanina, citosina, timina (uracile al posto della timina, nel caso dell'RNA). Il DNA è formato, secondo il modello della doppia elica proposto da James Watson e Francis Crick, da due filamenti complementari, le cui basi azotate si appaiano grazie alla complementarietà della loro struttura chimica. L'RNA è formato da un filamento singolo, che può assumere una forma differente a seconda del tipo (RNA messaggero; RNA di trasporto; RNA ribosomiale).

RUOLO NEGLI ORGANISMI Gli acidi nucleici formano i geni, che presiedono al metabolismo della cellula, regolando la sintesi delle proteine, in particolare di quelle enzimatiche, e quindi, la possibilità che le reazioni chimiche all'interno della cellula avvengano o meno. Essi controllano anche i processi di divisione cellulare (vedi Mitosi; Meiosi) e, quindi, l'accrescimento dell'individuo. Le informazioni contenute negli acidi nucleici sono costituite dalla sequenza con cui sono disposte le basi azotate; tale sequenza, attraverso un codice genetico universale, viene interpretata dalla cellula come sequenza di amminoacidi e permette la sintesi delle proteine. Vedi anche Genetica; Cellula; Evoluzione; Selezione naturale; Biotecnologia; Ingegneria genetica; Organismi transgenici; Terapia genica.