DNA

. Struttura e funzione

Il DNA forma il codice genetico, da cui dipendono le caratteristiche ereditarie degli organismi. È un polimero molto grande costituito da monomeri detti nucleotidi. I quattro nucleotidi costitutivi del DNA, che sono tutti formati da un gruppo fosfato, una molecola dello zucchero desossiribosio e una base azotata, differiscono l'uno dagli altri solo per la base che contengono. Le 4 basi azotate del DNA sono strutture organiche ad anello: adenina citosina guanina e timina. La molecola di DNA consiste di 2 catene, in cui la sequenza zucchero-fosfato costituisce l'impalcatura di ogni catena. Le basi azotate di ogni catena si accoppiano con le basi azotate dell'altra mediante ponti idrogeno (A-T, G-C). Poiché ci sono 2 catene in una spirale, si dice che il DNA ha una forma a doppia elica, che viene talvolta paragonata a una scala a pioli avvolta su se stessa. I lati della scala sono i montanti zucchero-fosfato, i pioli le coppie di basi appaiate. Proprio l'ordine di queste basi costituisce il codice genetico, e le differenze in questo ordine conferiscono l'individualità a ogni organismo vivente. Queste differenze sono lievissime tra individui della stessa specie, ma diventano sempre più significative quanto più distanti sono gli organismi in senso filogenetico. Quando una cellula si divide, il DNA mantiene questa individualità trasmettendo copie esatte di se stesso a ogni nuova cellula.

. La duplicazione del DNA

La corrispondenza tra le basi azotate del DNA è la caratteristica fondamentale che consente all'acido nucleico di essere copiato. Il processo di copiatura di una molecola di DNA viene detto duplicazione. Quando una molecola di DNA si duplica, alcuni enzimi separano le 2 catene, lungo le basi appaiate, come accade in una cerniera lampo, e ciascuna serve poi da stampo per la formazione di una nuova catena.

Gli enzimi rompono i legami idrogeno tra le coppie di basi azotate, separando le 2 catene di nucleotidi. Le basi azotate rimangono così esposte su entrambe le catene di DNA.

Ciascuna catena serve da stampo per la formazione di una nuova catena di nucleotidi. Nucleotidi liberi, presenti nel nucleo, accoppiano le proprie basi con quelle esposte delle catene. (A-T, C-G).

Man mano che le basi si legano, un altro enzima lega il fosfato di ciascun nucleotide allo zucchero di quello precedente.

L'appaiamento e la formazione dei legami proseguono finchè ognuna delle 2 catene originarie di DNA non è legata a una nuova catena. A questo punto, le 2 nuove molecole di DNA assumono la forma a doppia elica.

. Il codice del DNA

Le 4 basi azotate del DNA (A,T,C,G) costituiscono l "alfabeto genetico", e ogni unità del codice genetico è una sequenza di 3 basi che prende il nome di codone. la maggior parte dei codoni corrisponde a uno specifico amminoacido. Prendendo le 4 basi azotate 3 per volta si possono ottenere 64 combinazioni differenti. Però esistono solo 20 amminoacidi nelle proteine, quindi alcuni amminoacidi vengono indicati da più di un codone. una catena di DNA costituita da diverse centinaia di codoni può formare, usando solo 4 nucleotidi, il codice per una proteina complessa. Un solo codone dà l'avvio alla produzione della catena proteica; 3 codoni sono indicazioni di stop, cioè indicano la fine della catena proteica.

. Struttura e funzione dell'RNA

Del codice genetico vengono fatte delle copie che possano essere usate dagli operatori della sintesi proteica, i ribosomi. Queste copie sono costituite da molecole di RNA, l'acido ribonucleico. Anche l'RNA è un acido nucleico formato dall'unione di nucleotidi, come il DNA, rispetto al quale presenta però importanti differenze:

Il DNA contiene lo zucchero desossiribosio, mentre l'RNA contiene il ribosio, uno zucchero leggermente diverso

Al posto della base timina, l'RNA contiene la base azotata uracile (U), che si appaia anch'essa con l'adenina

Mentre la molecola di DNA prende la forma di doppia elica, le molecole di RNA sono a catena singola

Negli organismi viventi esistono 3 principali tipi di RNA:

L'RNA messaggero, noto come mRNA, è la copia in RNA dell'informazione scritta in codice nel DNA per la sequenza amminoacidica di una particolare catena proteica. È proprio l'mRNA a trasferire il codice genetico dal DNA, conservato nel nucleo, ai ribosomi, che si trovano nel citoplasma

L'RNA di trasporto, noto come tRNA, trasporta gli amminoacidi ai ribosomi perché vengano aggiunti alla catena proteica

L'RNA ribosomiale, o rRNA, la cui funzione non è ancora completamente chiarita, costituisce una parte dei ribosomi.

. La trascrizione dal DNA all'RNA

Per poter costruire le proteine occorre che una copia esatta del codice si trasferisca sui ribosomi; è necessario quindi il processo di trascrizione, ossia di costruzione di RNA lungo porzioni di molecola di DNA. Tutti e 3 i tipi di RNA derivano per trascrizione dal DNA.

Come nella duplicazione del DNA, un enzima apre un tratto della doppia elica del DNA

I nucleotidi dell'RNA si accoppiano con le basi libere del DNA e si legano insieme in una catena

Ciascun codone del DNA produce un codone corrispondente di RNA: per esempio il codone del DNA per la glicina, CCA, diventerà GGU nell'mRNA.

. La traduzione: dall'RNA alla proteina

La produzione di una catena proteica può avere inizio dopo che l'mRNA si è legato a un ribosoma. La traduzione è il processo in cui il messaggio codificato nell'mRNA viene letto e convertito nella specifica sequenza amminoacidica di una catena proteica.

Il tRNA inizia a portare amminoacidi al ribosoma secondo l'ordine dei codoni dell'mRNA.

Tutti i tRNA hanno la stessa forma generale, a trifoglio, e ognuno di essi possiede anche una tripletta di basi azotate, chiamata anticodone, che si appaierà con la tripletta complemantare del codone. nel citoplasma, un  enzima attacca l'amminoacido appropriato a ogni tRNA secondo l'anticodone che porta. Durante la produzione di una proteina, ogni anticodone del tRNA si appaia con il corrispondente codone dell'mRNA.

Man mano che la lettura dei codoni dell'mRNA procede, le molecole di tRNA, ognuna con il proprio amminoacido, si legano all'mRNA sul ribosoma, anticodone con codone. in questo processo ogni nuovo amminoacido si accoda all'ultimo e un enzima li unisce, formando un legame polipeptidico tra di loro.

Una volta che gli amminoacidi si sono legati, il tRNA viene rilasciato e torna nel citoplasma dove aggancia un altro amminoacido.

Il processo di traduzione prosegue fino alla formazione di una catena polipeptidica completa e, quando tutte le catene sono state sintetizzate, queste si uniscono per formare una proteina funzionante.