DNA o Acido desossiribonucleico
Acido nucleico presente in tutti i viventi eucarioti e procarioti, in alcuni virus (detti virus a DNA) e nei prioni. Costituisce i geni dell’organismo e attraverso questi presiede alla sintesi delle proteine, molte delle quali sono enzimi. Esso, pertanto, svolge un ruolo fondamentale di controllo dell’attività della cellula.
CARATTERISTICHE
Il
DNA è in grado di replicarsi, ovvero di formare copie della sua stessa
molecola, permettendo lo svolgersi dei processi di divisione cellulare (mitosi e
meiosi). Dal DNA, inoltre, può avvenire la sintesi di un altro acido nucleico,
l’RNA: il dogma centrale della genetica afferma che tale processo può
avvenire secondo un’unica direzione, cioè dal DNA all’RNA. In realtà, la
scoperta dei retrovirus ha evidenziato che esistono eccezioni a questo
principio, dato che, almeno in questi virus, da un filamento di RNA attraverso
uno specifico enzima (detto trascrittasi inversa) può avvenire la sintesi di
DNA.
STRUTTURA MOLECOLARE
La
struttura del DNA fu spiegata attraverso il modello a doppia elica, proposto nel
1953 dal biochimico statunitense James Watson e dal biofisico britannico Francis
Crick. Ogni molecola di questo acido nucleico può essere immaginata come una
scala a pioli, i cui montanti sono composti da una sequenza di molecole dello
zucchero desossiribosio e di gruppi fosfato, e i cui pioli corrispondono a
coppie di basi azotate. Le basi azotate sono molecole che chimicamente
appartengono al gruppo delle purine e a quello delle pirimidine. Nel DNA, in
particolare, sono presenti l’adenina e la guanina (purine), la citosina e la
timina (pirimidine). Esse si appaiano in modo che vi sia complementarietà di
struttura tra una purina e una pirimidina; pertanto, l’adenina si appaia alla
timina, la citosina alla guanina. L’appaiamento avviene mediante legami
idrogeno.
Nucleotidi, codoni e codice genetico
Nella
molecola del DNA, l’insieme di una base azotata, della molecola di
desossiribosio cui essa è legata e della molecola di fosfato, prende il nome di
nucleotide. I nucleotidi si possono dunque considerare le unità fondamentali
del DNA. Una sequenza di tre nucleotidi viene detta tripletta o codone, e, come
è stato stabilito con la scoperta del codice genetico, essa corrisponde a un
particolare amminoacido. Questa proprietà permette lo svolgersi della sintesi
proteica (vedi RNA). La molecola di questo acido nucleico si avvolge su
se stessa, assumendo la forma caratteristica che ha permesso di indicarla come
“doppia elica”.
REPLICAZIONE O DUPLICAZIONE
Il
meccanismo con cui il DNA produce copie di se stesso viene detto replicazione o
duplicazione. La duplicazione del DNA avviene prima di ogni divisione cellulare,
mitosi o meiosi, in modo che le cellule figlie ricevano ciascuna una copia del
patrimonio genetico parentale. Per costruire una copia della molecola di DNA, i
due filamenti della doppia elica si despiralizzano e si separano a livello dei
legami idrogeno tra le basi; a questo punto, ciascun filamento funziona da
stampo per l'assemblaggio di due nuovi filamenti complementari. Per azione
dell’enzima DNA polimerasi, su ogni base di ciascun filamento originario
vengono appaiate basi azotate complementari. Si formano, così, due nuove doppie
eliche, ciascuna costituita da un filamento vecchio e da uno nuovo (per questo
motivo la reazione di duplicazione viene detta semiconservativa). Ciascun
filamento di DNA è circa 100.000 volte più lungo del cromosoma che lo
contiene. Ciò è dovuto alla condensazione della molecola di DNA, che si
avvolge su particelle di natura proteica, chiamate nucleosomi, appena visibili
con i più potenti microscopi elettronici. A sua volta, la struttura formata dal
DNA e dai nucleosomi si avvolge ulteriormente su se stessa più volte, fino a
raggiungere lo stato di condensazione tipico del cromosoma.
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