Appunti di Biologia Molecolare Fiaschi Raugei

APPUNTI del corso di BIOLOGIA MOLECOLARE (Lezioni del Prof. Raugei) Lezione 1 Il DNA ha una sua direzionalità o polarità che dir si voglia: è molto importante la direzione 5'--> 3', lungo la quale usualmente si svolge la sintesi. Ricordiamo anche che DNA ed RNA sono molto simili: le differenze principali consistono nella presenza della timina e un - H in posizione 2' nel DNA, laddove nell'RNA abbiamo uracile (che si ottiene togliendo un gruppo -CH3 dalla timina), e la presenza di un -OH in posizione 2'. Concentriamo adesso la nostra attenzione sui legami ad idrogeno: si formano due legami ad idrogeno tra adenina e timina e tre legami ad idrogeno tra guanina e citosina. Si tratta di legami deboli – in generale, i legami deboli rivestono una grandissima importanza nelle interazioni molecolari; sono gli enzimi, che entrano in gioco nel metabolismo, ad agire soprattutto sui legami covalenti. Nella struttura del DNA sono importanti sia legami covalenti, nella costruzione della sua impalcatura di pentoso-fosfato-base azotata (quest'ultima intrattiene un legame N-glicosidico), sia i legami deboli, che tengono insieme le due catene a formare una doppia elica. La caratteristica del legame debole è quella di essere facilmente reversibile. Il legame debole tipicamente è spezzato tanto facilmente quanto facilmente può essere riformato. In effetti, i legami ad idrogeno che tengono insieme le due catene del DNA sono importanti, grazie a quest'ultima caratteristica, per numerosi processi che interessano questa molecola (es. trascrizione), mentre zone a doppio filamento intramolecolari invece danno la peculiare forma al tRNA. Il legame ad idrogeno tipicamente coinvolge (1) un H legato ad un atomo elettronegativo come N, O o, più raramente, S e (2) un atomo con parziale carica negativa. Rottura e formazione di legami covalenti entrano in gioco solamente durante la replicazione. Nel normale funzionamento del DNA (cioè, il funzionamento in cellule in fase G) si rompono e si formano legami deboli. Per “normale funzionamento” si intende soprattutto la trascrizione, processo che implica la rottura di legami deboli preesistenti per l'apertura della doppia elica, e il nuovo instaurarsi di altri legami deboli per dirigere la sintesi dell'RNA – dal punto di vista di quest'ultimo, entrano in gioco anche legami covalenti, ma dal punto di vista del DNA sono coinvolti solo legami deboli. Il DNA è, come abbiamo visto, una doppia elica. All'esterno abbiamo l'impalcatura di zuccherofosfato, mentre all'interno sono poste le basi. Le basi sono orientate parallelamente al piano immaginario su cui poggia la molecola, e sono impilate una sopra l'altra. La doppia elica può esistere in diverse forme, si parla di DNA A, DNA Z e DNA B, dove quest'ultimo è quello più interessante perché fisiologicamente presente nelle cellule. La struttura a doppia elica del DNA B ha una particolarità: l'asse dei legami ad idrogeno non passa per l'asse della doppia elica. L'elica