DNA E Cromosomi

Dna e cromosomi

Un passo avanti fondamentale venne fatto negli anni successivi. Basandoci su questo possiamo dire perché venne scoperto l'acido deossiribonucleico (DNA) come vettore probabile dell’informazione genetica. Il meccanismo che consiste nel copiare questa informazione, di trasmetterla e di specificare proteine tramite delle istruzioni contenute in esso vennero scoperte nel 1953 da Watson e Crick perché definirono la struttura del DNA.

Scoperte precedenti al DNA

Prima di scoprire il DNA i biologi scoprirono che le caratteristiche ereditarie e i geni che la determinavano erano associabili ai cromosomi, ossia delle strutture ad aspetto filamentoso. In seguito si scoprì che i cromosomi sono costituiti sia da DNA che da proteine (l’informazione viene portata dal DNA e la componente proteica serve da impalcatura per rendere più compatte le catene di DNA e nello stesso tempo regolarne le funzioni).

Struttura del DNA

Il DNA è un polimero lungo con subunità nucleotidiche di quattro tipi diversi e sono anche piuttosto simili tra di loro. Noi sappiamo che il DNA si avvolge su se stesso in una spirale e questa scoperta è stata fondamentale perché permise di arrivare al corretto modello della struttura. Questa struttura, a sua volta, permise di capire il modo in cui le informazioni potessero essere copiate e trasmesse durante la divisione cellulare.

Polarità e appaiamento delle basi

Una catena di DNA consiste di lunghe catene polinucleotidiche (note come catene o filamenti) ciascuna composta da 4 tipi di subunità nucleotidiche che sono legate tramite legami a idrogeno che uniscono le basi azotate dalle subunità nucleotidiche. I nucleotidi sono composti da una base che contiene azoto e da uno zucchero a 5 atomi di carbonio, al quale sono attaccati dei gruppi fosfato. Nel caso del DNA lo zucchero è il deossiribosio mentre la base può essere adenina, citosina, guanina e timina.

I nucleotidi si legano covalentemente in una catena in corrispondenza degli zuccheri e dei gruppi fosfato, che formano una specie di “ossatura” in cui si alternano zucchero-fosfato-zucchero-fosfato. Il filamento di DNA acquisisce una polarità chimica per il modo in cui le subunità nucleotidiche si congiungono tra di loro. Ogni nucleotide ha una “sporgenza” che sarebbe il fosfato e una nicchia, quindi nella catena avremo le sporgenze che saranno ben inserite nella catena perché una presenza una sporgenza, mentre quella opposta una nicchia.

Appaiamento delle basi

Per indicare la polarità del DNA, si chiama una delle estremità terminale 3’ mentre l’altra viene chiamata terminale 5’, e questo ha origine da alcune particolarità del legame tra le subunità nucleotidiche. I due filamenti sono tenuti insieme dalla doppia elica da legami a idrogeno tra le basi dei filamenti opposti (da qui deduciamo che le basi sono rivolte internamente alla doppia elica del DNA, mentre l’ossatura zucchero-fosfato esternamente).

L’appaiamento delle basi non è casuale: l’adenina si lega sempre con la timina mentre la guanina con la citosina (A-T, G-C). In entrambi i casi una base più voluminosa per la presenza di un doppio anello (purina), si appia con una a singolo anello (pirimidina). Ogni coppia purina-pirimidina prende il nome di coppia di basi e questo appaiamento di basi complementari permette di compattare le coppie di basi nella posizione energicamente più favorevole all’interno della doppia elica; questo perché ogni coppia ha lo stesso ingombro, quindi le due ossature zucchero-fosfato riescono a mantenere tra loro una distanza costante.

Filamenti e polarità del DNA

I due filamenti del DNA sono antiparalleli l’uno rispetto all’altro, quindi la polarità di un filamento è opposta a quella dell’altro filamento. I filamenti zucchero-fosfato antiparalleli possono quindi avvolgersi su se stessi formando una doppia elica con 10 coppie di basi per giro. Dato che ci sono queste rigide regole di appaiamento, ogni catena di DNA contiene una sequenza nucleotidica esattamente complementare alla sequenza nucleotidica del filamento corrispondente: quindi, come già detto, a una A corrisponde sempre una T nel filamento opposto mentre a una G corrisponde sempre una C.

Funzione dei geni

I geni contengono informazioni biologiche che devono essere trasmesse e copiate con precisione quando la cellula si divide in due cellule figlie. Questa necessità comporta 2 problemi chiave: come veicolare l’informazione che specifica un organismo in forma chimica e come copiarla con esattezza.