Concetti Chiave
- Il DNA è una macromolecola biologica fondamentale contenente il patrimonio genetico degli organismi, determinando caratteristiche fisiche e predisposizioni genetiche ereditarie.
- La struttura del DNA, scoperta da Watson e Crick nel 1953, è una doppia elica composta da due filamenti opposti di nucleotidi uniti tramite legami specifici tra basi azotate.
- I cromosomi sono strutture complesse che contengono DNA impacchettato con proteine; gli esseri umani possiedono 23 coppie di cromosomi, inclusi i cromosomi sessuali.
- La duplicazione del DNA è un processo semi-conservativo essenziale per l'ereditarietà, in cui ogni filamento originale funge da stampo per formare un filamento complementare.
- La trascrizione del DNA, eseguita dall'enzima RNA polimerasi, produce RNA destinato a funzioni diverse, con l'mRNA che guida la sintesi proteica nei ribosomi.
In questo appunto viene analizzato il DNA, descrivendo la struttura e riportando le maggiori caratteristiche.
Indice
L’importanza del DNA: mappa concettuale
DNA è la nota sigla dell’importante acido desossiribonucleico, una macromolecola biologica contenente il patrimonio genetico di molti esseri viventi, tra cui l’uomo.È contenuto all’interno del nucleo di ogni cellula.
Il DNA dirige lo sviluppo di un organismo ed è responsabile di come esso sarà e di come funzionerà.
Ad esempio, determina il colore dei nostri occhi, dei capelli e della pelle. Determina anche eventuali malattie trasmissibili per via ereditaria.
Al suo interno sono presenti tutte le informazioni necessarie allo sviluppo del nostro organismo, chiamate scientificamente geni: frammenti di DNA da cui originano le proteine, indispensabili alla vita.
Per ulteriori approfondimenti sul DNA vedi qua
Struttura del DNA: la famosa doppia elica
La struttura del DNA che conosciamo oggi è stata scoperta nel 1953 da James Watson e Francis Crick, i quali vinsero il premio Nobel nel 1962. Essi individuarono il “modello a doppia elica” del DNA: la molecola di DNA si presenta sotto forma di doppia elica, avvolta a spirale.
Tale acido nucleico è costituito da due filamenti orientati in direzioni opposte, uniti mediante legami che lo costringono ad assumere la tipica forma a spirale (avvolgimento destrogiro attorno allo stesso asse).
I filamenti sono formati dal succedersi di nucleotidi. Il nucleotide è l’unità strutturale degli acidi nucleici ed è costituito da tre elementi uniti tra loro:
- Un gruppo fosfato
- Un deossiribosio (zucchero pentoso - formato da 5 atomi di carbonio)
- Una base azotata (adenina, guanina, citosina o timina)
La base azotata è legata al deossiribosio con legame N-glicosidico. In particolare, la base azotata è legata al carbonio in posizione 1’ del deossiribosio.
Ogni nucleotide è unito al successivo grazie a legami covalenti, di tipo fosfodiesterico: legame tra il gruppo fosfato di un nucleotide e il "carbonio 5" dello zucchero del nucleotide successivo.
I due filamenti interagiscono, invece, grazie all’appaiamento tra basi azotate. Tale legame chimico è specifico: l’adenina si unisce solo alla timina e la citosina si unisce solo con la guanina.
Tra adenina e timina sono presenti due legami a idrogeno, mentre tra guanina e citosina sono presenti tre legami a idrogeno. Questi legami sono relativamente deboli e possono essere rotti per azione enzimatica, termica o meccanica. La rottura dei legami tra i due filamenti è fondamentale per permettere la replicazione del DNA.
DNA e cromosomi: cosa sono i cromosomi e quanti ne abbiamo
La doppia elica del DNA è organizzata in strutture complesse, dette cromosomi. In particolare, i cromosomi sono formati da molecole di DNA strettamente impacchettate attorno a proteine (istoni). Questa organizzazione è necessaria al fine di ottimizzare gli spazi, permettendo di contenere i lunghi filamenti di DNA all’interno del nucleo delle cellule.
Il numero di cromosomi è caratteristico per ciascuna specie.
Gli esseri umani contengono 23 coppie di cromosomi in ogni cellula, per un totale di 46. Di essi, una coppia sono i cromosomi sessuali, i quali contengono le informazioni necessarie per lo sviluppo dei caratteri sessuali. Le femmine contengono la coppia di cromosomi XX, mentre i maschi sono caratterizzati dalla coppia di cromosomi XY.
Per ulteriori approfondimenti sui cromosomi vedi qua
Trasmissione dell’informazione genetica: duplicazione del DNA
Le molecole di DNA presenti all'interno del nucleo cellulare umano sono tutte uguali tra loro, garantendo l’ereditarietà biologica.
A garanzia di ciò, prima di ogni divisione cellulare avviene il processo di duplicazione del DNA: il processo di duplicazione permette di produrre due copie identiche di DNA a partire da una molecola di DNA originale.
La doppia elica si apre e i due filamenti si separano (liberando le basi azotate), permettendo la replicazione.
La duplicazione segue un modello semi conservativo: da ogni filamento stampo si forma un filamento complementare, generando così due doppie eliche formate, ciascuna, da un filamento nuovo e uno originale.
Per ulteriori approfondimenti sulla duplicazione del DNA vedi qua
Trascrizione del DNA e successiva traduzione: descrizione di tali processi
La trascrizione del DNA viene effettuata dall’enzima RNA polimerasi, portando alla creazione di un filamento di RNA complementare a un filamento di DNA. Il filamento di RNA può essere destinato a funzioni diverse:
- mRNA
- RNA con funzione strutturale
- RNA con funzione catalitica (ribozimi)
L’mRNA è destinato alla traduzione all’interno dei ribosomi. La traduzione permette la creazione di proteine a partire da tali filamenti a RNA.
Per ulteriori approfondimenti sulla trascrizione del DNA vedi qua
Domande da interrogazione
- Qual è l'importanza del DNA negli esseri viventi?
- Come è strutturato il DNA?
- Cosa sono i cromosomi e quanti ne possiedono gli esseri umani?
- In cosa consiste la duplicazione del DNA?
- Quali sono i processi di trascrizione e traduzione del DNA?
Il DNA è fondamentale perché contiene il patrimonio genetico che dirige lo sviluppo e il funzionamento di un organismo, determinando caratteristiche fisiche e predisposizioni a malattie ereditarie.
Il DNA ha una struttura a doppia elica scoperta da Watson e Crick nel 1953, composta da due filamenti di nucleotidi uniti da legami specifici tra basi azotate.
I cromosomi sono strutture complesse formate da DNA impacchettato attorno a proteine, e gli esseri umani ne possiedono 23 coppie, per un totale di 46 cromosomi.
La duplicazione del DNA è un processo che avviene prima della divisione cellulare, producendo due copie identiche di DNA attraverso un modello semi conservativo.
La trascrizione è effettuata dall'enzima RNA polimerasi, creando un filamento di RNA complementare al DNA, mentre la traduzione avviene nei ribosomi, producendo proteine dall'mRNA.
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