Il DNA: struttura, funzione e interazione con le proteine nella cellula

Assemblaggio di oggetti complessi

Per assemblare degli oggetti complessi devo sapere in che ordine e come vanno assemblati. Le macchine della cellula sono costruite da proteine, a loro volta fatte da amminoacidi. Ognuna di queste proteine ha una propria sequenza di amminoacidi. Quindi, se per esempio bisogna costruire una proteina, bisogna sapere in quale ordine metterli. Il progetto che “dice come fare” è costituito dagli acidi nucleici, tra cui il DNA.

Struttura e funzione del DNA

Il DNA è probabilmente la molecola più complessa che esiste in natura. Esso è una macromolecola, è enorme. Ogni cellula contiene un metro e passa di DNA. Esso però non si vede, perché è spesso 2/1.000.000 di millimetro. Il DNA è costituito da “nucleotidi”. I componenti principali di un nucleotide sono le base azotata, fosforo e zucchero. Fosforo e zucchero sono uguali in tutti i nucleotidi, di basi azotate ce ne sono invece quattro diverse: adenina, timina, citosina e guanina.

Una molecola di DNA è detta cromosoma e in ogni cellula ce ne sono 46 (per l’uomo). In una cellula ci sono in totale 2 miliardi di nucleotidi.

Il DNA funziona da depositario delle informazioni genetiche. È il progetto per costruire le varie molecole cellulari, ma è anche il progetto per costruire se stesso. Il DNA è anche definito “la doppia elica”. Esso infatti è costituito da due metà speculari, due filamenti di nucleotidi, le cui basi azotate si fronteggiano. Le basi azotate di uno sono complementari delle basi azotate dell’altro. Secondo una regola se da una parte c’è la citosina, dall’altra deve esserci la guanina. Lo stesso vale per adenina e timina. Si possono legare solo così, per via della loro forma. È come se fossero i pezzi di un puzzle che si incontrano perfettamente.

Replicazione del DNA

Tra le basi azotate di un filamento e quelle dell’altro ci sono legami intermolecolari deboli (legami a idrogeno o “ponti idrogeno”), I legami che invece legano ogni base azotata al suo filamento sono forti (legami covalenti). Essendo i primi legami deboli, si può immaginare un meccanismo detto di “replicazione semiconservativa” mediante il quale replicare il DNA. Il DNA infatti è costituito, come abbiamo detto, da due metà, due filamenti uniti da legami deboli. Questi due filamenti quindi possono aprirsi e dividersi. Ciascuno di questi due può fare quindi da stampo per replicare l’altra metà. Alla fine di questo progetto si ottengono quindi due molecole uguali a quella iniziale costituite per metà dal vecchio filamento e per metà da quello nuovo che è andato a sostituire la metà complementare (per questo “semiconservativa”). Il DNA si è duplicato.

Ruolo delle proteine e del DNA

Il DNA però non è autosufficiente, per far avvenire tutto questo servono proteine che inneschino determinate reazioni chimiche. Il DNA quindi non può essere considerato un vivente, perché non è in grado di riprodursi da solo. Esso il progetto, ma ha bisogno anche di materia prima, energia e macchinario per completare il suo lavoro. È per questo che solo la cellula nel suo insieme può essere considerata un vero e proprio essere vivente. Il DNA è solo il “ progetto di se stesso” e per mettere in moto tutto il resto servono le proteine.

Consumo di DNA attraverso l'alimentazione

Attenzione: quando noi mangiamo le cellule di altri organismi mangiamo automaticamente anche il loro DNA. In questo modo recuperiamo materia prima, cioè le basi azotate di quel DNA che saranno riutilizzate per costruire il nostro. In tutti i viventi infatti ci sono le stesse quattro basi azotate, quello che differenzia i vari DNA è il loro ordine.