Concetti Chiave
- La molecola del DNA è costituita da due catene polinucleotidiche avvolte a spirale, formando una doppia elica con un orientamento anti parallelo.
- I nucleotidi si uniscono tramite legami covalenti, con le basi A-T e C-G collegate da legami a idrogeno, che conferiscono stabilità alla struttura.
- Le coppie di basi A-T e C-G hanno un appaiamento obbligato, rendendo i filamenti di DNA complementari e la loro sequenza interdipendente.
- L'appaiamento specifico tra basi è influenzato dalla posizione degli atomi, permettendo solo a A di unirsi con T e non con C, nonostante le somiglianze nelle loro forme.
- I legami a idrogeno, sebbene più deboli dei legami covalenti, sono sufficientemente robusti per mantenere la struttura del DNA, consentendo la separazione dei filamenti durante la duplicazione.
Struttura del DNA
La molecola del DNA ha una struttura formata da due catene polinucleotidiche che erano avvolte intorno allo stesso asse e messe a coppie, in modo da formare una doppia elica con diametro sempre uguale e con avvolgimento destrogiro. Metaforicamente possiamo immaginare quindi questa molecola di DNA come una scala a chiocciola dove la ringhiera poteva essere rappresentata dallo scheletro zucchero-fosfato, i quali erano formate da desossiribosio e da gruppi di fosfato i quali erano uniti l'uno all'altro attraverso l'uso di legami covalenti. Diversamente invece i gradini della scala a chiocciola erano rappresentati dalle basi A-T e C-G i quali erano uniti gli uni agli altri da legami a idrogeno. Come possiamo avere immaginato quindi le due catene della doppia elica camminano sempre parallele e hanno un orientamento che può essere definito opposto, proprio come delle corsie di un'autostrada, mentre una va verso nord l’altra va verso sud con la disposizione che può essere chiamata anti parallela.
Orientamento e legami del DNA
La struttura del DNA prevede che i nucleotidi siano uniti tra loro formando una specie di catena e i due estremi del filamento sono chiamati estremità tre ed estremità cinque. Una stessa estremità della doppia elica del DNA, possiamo dire quindi che presenta una catena che finisce con il carbonio 3 libero dal legame con il successivo nucleotide e l'altra con un carbonio 5 libero. Considerando che i legami fra i nucleotidi che erano di natura covalente, si stabiliscono fra il gruppo fosfato e fra il gruppo ossidrile, l'appaiamento delle basi è soggetto alla struttura chimica dei nucleotidi. Possiamo dire che A e G sono basi puriniche che hanno una struttura caratterizzata da un doppio anello, diversamente da C-T che sono basi definite pirimidiniche, caratterizzate invece da un anello singolo.
Appaiamento e specificità delle basi
Le coppie A-T e le coppie C-G sono caratterizzate da una stessa ampiezza per il semplice fatto che ciascuna di essa è costituita da una purina e da una pirimidina. In seguito a questa considerazione l'appaiamento è obbligato e i due filamenti di DNA sono detti complementari poiché la sequenza di un filamento determina allo stesso tempo anche la sequenza dell'altro filamento.
Nella formazione del DNA possiamo osservare che a si combina solo ed esclusivamente con T ma non con c nonostante C e T abbiano forme simili. Ciò accadeva poiché l'appaiamento è determinato dalla posizione degli atomi in ciascun nucleotide. Infatti nella struttura del DNA si può notare che C e T possono formare tre legami a idrogeno, diversamente da A e T che possono formare al massimo solo due legami a idrogeno.
Tale differenza spiega la specificità delle coppie di base. Allo stesso tempo anche il legame idrogeno sono deboli rispetto ai legami covalenti, ma è anche vero che il DNA che è costituito da milioni di legame idrogeno, ed è abbastanza forte, ma allo stesso tempo abbastanza debole da consentire ai due filamenti di distaccarsi al momento della riproduzione consentendo loro di duplicarsi.
Domande da interrogazione
- Qual è la struttura fondamentale del DNA?
- Come sono orientate le catene del DNA?
- Qual è la specificità dell'appaiamento delle basi nel DNA?
- Qual è il ruolo dei legami a idrogeno nella stabilità del DNA?
La molecola del DNA è formata da due catene polinucleotidiche avvolte a spirale, formando una doppia elica con un diametro costante e un avvolgimento destrogiro, simile a una scala a chiocciola, con uno scheletro zucchero-fosfato e basi A-T e C-G unite da legami a idrogeno.
Le due catene della doppia elica del DNA sono orientate in modo opposto, definite come anti parallele, con un'estremità che termina con il carbonio 3 e l'altra con il carbonio 5, creando una direzione specifica per ciascun filamento.
L'appaiamento delle basi A-T e C-G è obbligato e specifico, poiché A si combina solo con T e C solo con G, a causa della posizione degli atomi nei nucleotidi, che determina il numero di legami a idrogeno che possono formarsi.
I legami a idrogeno, sebbene siano più deboli dei legami covalenti, conferiscono al DNA una stabilità sufficiente grazie alla loro numerosità, permettendo al contempo ai filamenti di separarsi durante la replicazione.
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