L'informazione cellulare: il DNA

L'informazione cellulare: il DNA

I geni determinano la struttura e le funzioni degli organismi. Essi si trovano sui cromosomi. Però non si è riuscito a capire come questi svolgessero questo compito fino a quando non si è scoperto e studiato il DNA.

1 composizione dei cromosomi: proteine e acido nucleico

Tra il 1870-79, lo studioso Miescher trovò nel nucleo un materiale acido con un contenuto in fosforomolto elavato. Per le proprietà acide e per il fatto che si trovava nel nucleo gli diede il nome di acido nucleico. In seguito si scoprì anche un'altra sostanza, l'acido desossiribonucleico, cioè il DNA. Esso è una molecola semplice, formata da quattro tipi di nucleotidi, uniti in due filamenti paralleli. Ogni nucleotide è formato da: un gruppo fosfato, uno zucchero a cinque atomi di carbonio, il desossiribosio e una base azotata. I quattro nucleotidi possiedono lo stesso gruppo fosfato e lo stesso zucchero ,ma quattro basi differenti che possono appartenere al gruppo delle pirimidine o al gruppo delle purine. Le prime sono basi formate da un anello singolo e si distinguono in timina (T) e citosina (C); le purine, invece, sono basi formate da due anelli associati e si distinguono in adenina (A) e guanina (G).

2 La struttura a doppia elica del DNA

Il DNA è formato da due filamenti avvolti l'uno attorno all'altro in una "doppia elica". I gruppi zucchero-fosfato, che costituiscono lo scheletro del DNA e che si trovano all'esterno, sono orientati in direzioni opposte. Secondo Crick e Watson l'adenina si appaia con la timina attraverso due legami di idrogeno, mentre la guanina si appaia con la citosina attraverso tre legami di idrogeno. Queste sono chiamate BASI COMPLEMENTARI proprio perché seguono la LEGGE DELLA COMPLEMENTARIETA' DELLE BASI.

3 La duplicazione del DNA avviene seguendo fasi precise.

La duplicazione del DNA avviene nel modo seguente:

nel nucleo sono portati nuovi nucleotidi;

i due filamenti della doppia elica di DNA si srotolano e si separano;

ogni filamento "genitore" viene utilizzato come stampo su ci si riuniscono nuovi nucleotidi per formare una molecola complementare del filamento;

infine, i filamento "genitori" si uniscono ognuno con un filamento complementare per riavvolgersi e creare così due cromatidi figli.

Per l'unione tra il filamento "genitore" e il filamento complementare, la duplicazione del DNA viene definita: DUPLICAZIONE SEMICONSERVATIVA.

4 Dal DNA alla proteina: l'informazione passa dal nucleo al citoplasma tramite l'RNA

L'informazione contenuta nel DNA deve essere tradotta nella sintesi di determinate proteine. Ciò che diversifica una proteina da un'altra, è la sequenza degli amminoacidi. Pertanto, la sequenza di nucleotidi nel DNA deve codificare per la sequenza di amminoacidi nella proteina. La sintesi proteica avviene nel citoplasma, perciò per trasportare l'informazione dal nucleo al citoplasma c'è bisogno dell'acido ribonucleico o RNA.s simile al DNA, si differenzia da questo per3 aspettu:

è costituita da un solo filamento;

ha il ribosio invece del desossiribosio;

contiene la base azotata gracile e non timina.

Per il trasporto della proteina avviene prima la TRASCRIZIONE, ossia la copiatura dell'informazione nel RNA chiamato, per questa funzione, RNA MESSAGGERO. E poi avviene la traduzione, cioè l'RNA DI TRASPORTO e l'RNA RIBOSOMICO traducuno l'informazione e costruiscono la proteina.

DAL CODICE GENETICO ALLA SEQUENZA DEGLI AMMINOACIDI NELLE PROTEINE

Il CODICE GENETICO è un insieme di simboli (basi) che possono essere tradotti in un altro insieme di simboli (amminoacidi). Visto che le basi sono 4 e gli amminoacidi circa 20, i biologi hanno ipotizzato che l'unità del codice genetico sia la TRIPLETTA DI BASI, cioè tre basi specificano un amminoacido. Questa ipotesi è fondata perché ogni "parola" del codice genetico forma una tripletta. A ogni tripletta di DNA ne corrisponde una dell' RNA messaggero che viene chiamata CODONE.

RNA: L'INTERMEDIARIO NELLA SINTESI DELLE PROTEINE.

La sintesi dell'RNA inizia quando un enzima, la RNA-POLIMERASI, si lega al DNA la cui doppia elica si srotola. L'enzima procede lungo uno dei due filamenti e lo catalizza. Infine anche per l'RNA c'è l'appaiamento tra le basi con la differenza che l'uracile prende il posto della timina, perciò avremo:

adenina con uracile, citosina con guanina, guanina con citosina, timina e adenina.

L'RNA messaggero è una lunga molecola a filamento singolo e la sua funzione è quella di sintetizzare la sequenza degli amminoacidi in proteine.

L'RNA ribosomico insieme con altre proteine forma i ribosomi sui quali avviene l'assemblaggio dei singoli amminoacidi nella catena polipeptidica che formerà la proteina.

L'RNA di trasporto è una molecola che "traduce" la sequenza di basi dell'RNA messaggero. Ogni RNA di Trasporto espone verso l'esterno una diversa tripletta di basi azotate, chiamata ANTICODONE.

La sintesi delle proteine avviene in tre stadi:

l'RNA messaggero viene trascritto nel nucleo e poi va nel citoplasma;

intanto gli amminoacidi si legano agli RNA di trasporto;

l'RNA mess. e l'RNA di tras. si legano a un ribosoma su cui i codoni vengono tradotti negli amminoacidi che creano la proteina.

5 un cambiamento nella sequenza delle basi azotate determina una mutazione

Per cambiare la composizione genetica c'è la riproduzione sessuata e la RICOMBINAZIONE GENETICA in cui compaiono nuove combinazioni di alleli durante il crossino over. Possiamo averne tre tipi: - sostituzione(abbiamo una base azotata al posto di un'altra); - inserzione(una base azotata in più); - delezione(manca una base azotata). La comparsa di nuovi alleli avviene come conseguenza di MUTAZIONI che deve essere un cambiamento  nella sequenza delle basi.

6 che cos'è l'ingegneria genetica

È l'insieme degli esperimenti che manipolano il DNA trasferendo geni da un organismo a un altro. Nel 1970 sono stati scoperti i cosiddetti "enzimi di restrizione" capaci di "tagliare" in punti precisi la molecola di DNA. Così, tagliando in due il DNA si possono legare due pezzi di DNA differenti ottenendo una molecola di DNA "ibrida" o "DNA ricombinante", così il gene funziona ancora nonostante sia stato spostato in un'altra cellula.