Il DNA: struttura, duplicazione e sintesi proteica spiegata

In questo appunto di biologia viene descritto il DNA, con definizione stessa di questo elemento fondamentale per la vita di ciascun essere vivente. Il DNA così come l’RNA che, mediante la loro importante struttura chimica, hanno il compito di regolare per bene il meccanismo di quella che è la trasmissione dei caratteri ereditari. Furono Watson e Crick che nel 1953 dimostrarono come la molecola del DNA fosse in realtà costituita da due importanti e lunghi filamenti, che risultavano avvolti l’uno intorno all’altro in modo da far sì che formassero una doppia elica.

DNA

Ogni essere vivente è fatto di sostanze fondamentali per la vita: le proteine, gli zuccheri, i grassi e gli acidi nucleici. Sono proprio questi ultimi, il DNA e l’RNA che, con la loro struttura chimica, regolano il meccanismo della trasmissione dei caratteri ereditari.
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La molecola del DNA

Nel 1953 gli scienziati americani Watson e Crick scoprirono che la molecola del DNA è formata da due lunghi filamenti, avvolti l’uno intorno all’altro in modo da formare una doppia elica. Il grande merito dei due ricercatori fu di aver spiegato la più importante proprietà del DNA, quella di duplicarsi ricostruendo due molecole uguali alla molecola di partenza.

Una successione di nucleotidi

I due filamenti, attorcigliati a spirale, sono costituiti da lunghe sequenze di piccole unità che si ripetono, i nucleotidi. Ogni nucleotide è composto da tre sostanze chimiche: il gruppo fosforico, lo zucchero desossiribosio e una base azotata. Di questi composti azotati nel DNA ve ne possono essere di 4 tipi diversi: l’adenina, la timina, la citosina e la guanina.

Una “scala a chiocciola”

L’intera molecola del DNA presenta un andamento simile a quello di una scala a chiocciola dove le “ringhiere” sono costituite dalle molecole di zucchero e dai gruppi fosforici, mentre i gradini sono formati dalle basi azotate, per l’esattezza, ogni gradino è formato dall’unione di due basi affacciate l’una all’altra. Esse non si uniscono in modo casuale, ma formano solo le seguenti coppie: adenina-timina e citosina-guanina.

La duplicazione del DNA

Durante la mitosi (divisione cellulare che porta all’aumento del numero delle cellule, quindi alla loro riproduzione) i cromosomi subiscono una divisione longitudinale: da ciascun cromosoma se ne formano due uguali. Poiché i cromosomi non sono altro che lunghe molecole di DNA, la duplicazione dei cromosomi coincide con la duplicazione del DNA.
Prima della divisione cellulare il DNA si duplica, formando una copia di se stesso, allo scopo di donare la propria informazione a ciascuna cellula figlia. Quando una molecola di DNA si duplica, la doppia elica inizia ad aprirsi, come una cerniera lampo, e i due filamenti si separano. Alle basi spaiate di ogni filamento si agganciano quelle complementari dei nucleotidi liberi, presenti come riserva nel nucleo; questi vengono poi legati fra loro da enzimi: si formano così due nuovi filamenti, complementari a quelli vecchi. L’informazione è stata copiata.

Le proteine

Le proteine rappresentano i “mattoni di costruzione” delle cellule e ne regolano tutte le attività. L’informazione per la loro sintesi è contenuta nel DNA. Le proteine sono formate da diversi tipi di amminoacidi, il cui ordine e numero ne determina la differenza; pertanto dalla loro combinazione possono avere origine moltissime proteine diverse. Nel DNA sono contenute le istruzioni per mettere in sequenza gli amminoacidi e costruire quindi le proteine. In particolare il messaggio viene espresso dalla sequenza di tre basi azotate, chiamata tripletta, alla quale corrisponde in genere una sequenza di amminoacidi, ovvero una specifica proteina.

L’RNA messaggero o mRNA è costituito da un singolo filamento di nucleotidi e contiene, rispetto al DNA, ribosio al posto dell’acido desossiribosio e uracile al posto della timida. Ha la funzione di “messaggero” ossia di portare le informazioni dal nucleo, dov’è contenuto il DNA ai ribosomi, dove vengono sintetizzate le proteine. L’mRNA si forma nel nucleo della cellula, usando come stampo un filamento del DNA, nello stesso modo in cui il DNA fabbrica le copie di se stesso. Pertanto il filamento dell’mRNA è complementare a quello del DNA. Il passaggio dell’informazione dall’DNA all’mRNA è detto trascrizione. L’mRNA maturo esce quindi dal nucleo dove si è formato e si trasferisce sui ribosomi presenti nel citoplasma. I ribosomi sono formati da due parti incastrate l’una nell’altra: una serve da aggancio per l’mRNA, l’altra per il tRNA o RNA di trasporto. Quest’ultimo ha il compito di raccogliere gli amminoacidi sparsi nel citoplasma e trasferirli su un apposito sito nel ribosoma. Quando tutto il messaggio dell’mRNA è stato letto, la proteina completa si ristacca dal suo ribosoma, pronto a intraprendere la sua attività. Il processo di sintesi delle proteine è chiamato traduzione.
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