Concetti Chiave
- Ogni cellula contiene nel DNA le istruzioni essenziali per la crescita e la riproduzione, scritte in un alfabeto di quattro basi azotate.
- Le proteine, costituenti fondamentali degli organismi, sono prodotte seguendo le informazioni codificate nel DNA, essenziali per la struttura e le funzioni vitali.
- Il dogma centrale della biologia, enunciato da Francis Crick, descrive il flusso di informazioni genetiche dal DNA all'RNA e dalla molecola di RNA alla proteina.
- Il flusso di informazioni dal DNA all'RNA è unidirezionale, ma scoperte recenti hanno rivelato che alcuni retrovirus possono sintetizzare DNA a partire da RNA.
- La struttura a doppia elica del DNA è cruciale per la trasmissione fedele del materiale genetico, consentendo la duplicazione da una cellula all'altra.
Le istruzioni del DNA
Ogni essere vivente ha in ciascuna sua cellula tutte le istruzioni necessarie per crescere, vivere, riprodursi. Queste istruzioni sono scritte sulla molecola di DNA con un alfabeto di quattro lettere: le basi azotate. Nella specie umana, ogni cellula contiene nel DNA circa tre miliardi di paia di basi, sufficienti secondo il biologo statunitense Edward O. Wilson (nato nel 1929) a riempire le quindici edizioni dell’Enciclopedia Britannica dal 1768 a oggi.
Ma quali istruzioni sono scritte nella sequenza di basi azotate di questa enorme enciclopedia?
Benché la struttura a doppia elica del DNA e la modalità con cui si duplica rendano chiaro come avvenga la trasmissione fedele del materiale genetico da una cellula a un’altra, risulta meno immediata la comprensione di come questa molecola possa determinare lo sviluppo di organismi complessi come le piante o gli animali.
Il ruolo delle proteine
Gli esseri viventi sono costituiti in gran parte da proteine. Le proteine formano le cellule, i tessuti, gli organi, trasportano l’ossigeno e i nutrienti in tutto l’organismo; i recettori proteici presenti sulla superficie delle cellule legano gli ormoni consentendo all’individuo di crescere e svilupparsi; gli enzimi digeriscono il cibo, sintetizzano sostanze utili alle cellule, consentono di accumulare energia e facilitano tutte le reazioni chimiche utili alla vita dell’organismo. Un essere vivente è tale grazie alle sue proteine e quindi l’ipotesi più ovvia è che nel DNA di un organismo le informazioni siano correlate con la produzione delle proteine.
Il dogma centrale della biologia
Già dalla metà degli anni Cinquanta del XX secolo divenne evidente che le informazioni genetiche del DNA avevano molto a che fare con la produzione di proteine utili alla cellula, ma dalla scoperta della doppia elica di Watson e Crick passarono ancora dieci anni prima che gli scienziati capissero come le cellule fossero in grado di convertire le istruzioni del DNA in catene polipeptidiche. La molecola di DNA contiene le informazioni necessarie alla costruzione delle proteine. Nel 1957, alcuni anni dopo la scoperta della struttura del DNA, Francis Crick enunciò il dogma centrale della biologia molecolare, che descrive il processo di decodificazione delle informazioni presenti sul DNA.
Il dogma centrale afferma che l’informazione fluisce dal DNA a una molecola di RNA e dalla molecola di RNA alla proteina.
Il DNA può essere sintetizzato solo a partire da una molecola di DNA, attraverso la duplicazione. Un gene è un tratto di DNA che contiene le istruzioni per la sintesi di una catena polipeptidica. L’informazione presente sul DNA (e quindi su ogni singolo gene) è codificata in sequenze lineari di nucleotidi, proprio come le lettere nelle pagine di un libro si dispongono l’una dietro l’altra a formare parole di senso compiuto. Secondo l’ipotesi di Crick, questo flusso di informazioni è unidirezionale: può andare dal DNA alla proteina, attraverso l’RNA, ma non può compiere il percorso opposto.
Evoluzione del dogma centrale
Il dogma centrale è stato considerato fino a qualche decennio fa universalmente valido. Gli studi sempre più approfonditi sui geni hanno però portato negli anni a modificare e a rielaborare i concetti enunciati nel dogma centrale. È stato scoperto, ad esempio, che il percorso dell’informazione dal DNA all’RNA non è unidirezionale: alcuni virus chiamati retrovirus posseggono un enzima, la trascrittasi inversa, in grado di sintetizzare DNA a partire da una molecola di RNA.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale del DNA negli esseri viventi?
- Perché le proteine sono fondamentali per gli organismi?
- Cosa afferma il dogma centrale della biologia?
- Come è codificata l'informazione nel DNA?
- In che modo il dogma centrale è stato rielaborato nel tempo?
Il DNA contiene tutte le istruzioni necessarie per la crescita, la vita e la riproduzione di ogni essere vivente, scritte in una sequenza di basi azotate.
Le proteine costituiscono cellule, tessuti e organi, trasportano nutrienti e ossigeno, e svolgono funzioni vitali come la digestione e la sintesi di sostanze utili, rendendo un essere vivente tale grazie alle sue proteine.
Il dogma centrale della biologia, enunciato da Francis Crick, afferma che l'informazione fluisce dal DNA all'RNA e dall'RNA alle proteine, descrivendo il processo di decodificazione delle informazioni genetiche.
L'informazione nel DNA è codificata in sequenze lineari di nucleotidi, simile a come le lettere formano parole in un libro, e ogni gene contiene le istruzioni per la sintesi di una catena polipeptidica.
Negli ultimi decenni, il dogma centrale è stato modificato poiché si è scoperto che il flusso di informazioni dal DNA all'RNA non è unidirezionale, come dimostrato dai retrovirus che possono sintetizzare DNA a partire da RNA.
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