La doppia elica del DNA

La doppia elica del DNA
Lo studio della biologia somiglia alle scatole cinesi: “dentro” ogni individuo abbiamo
trovato le cellule; “dentro” le cellule i cromosomi; nei cromosomi vi sono i geni e
“dentro” i geni?
“Dentro” i geni ci sono le molecole, e per capire di che cosa occorre ricordare alcuni
brevi concetti:
1. Ogni molecola organica, pur essendo molto piccola, è un oggetto concreto che
ha una sua forma. Ci sono molecole lunghe e filamentose, altre aggrovigliate su
se stesse in forma di ammassi globulari.
2. Su ogni molecola ci sono sporgenze ed incastri ben definiti. Così le molecole
semplici, provviste di incastri complementari, possono collegarsi in catena
formando molecole più grandi.
3. Certe molecole si riconoscono tra loro in virtù della loro forma.
4. Questi principi valgono anche per la sostanza di cui sono fatti i geni e che è
chiamata acido desossiribonucleico o più semplicemente DNA.
La struttura del DNA è stata individuata nel
1953 da J. Watson e F. Crick ed è
universalmente nota con il nome di doppia
elica, i due biologi hanno ricevuto il premio
Nobel per questa scoperta. La scoperta ha
rivoluzionato non solo la biologia ma anche
il modo di pensare degli uomini. Siamo
infatti giunti alla conclusione che nella
struttura molecolare del DNA sono
contenute tutte le istruzioni che
determinano la forma di ogni organismo
vivente, le sue attività biologiche e le sue
naturali risposte alle diverse circostanze
ambientali. In altre parole, nella struttura
del DNA è contenuto l'intero programma
della vita.
La molecola del DNA è chiamata doppia elica perché è paragonabile ad una scala di
corda avvolta a spirale. I due montanti della scala formano perciò due eliche parallele.
1. Ogni elica è una lunghissima catena che ha origine dalla ripetizione di migliaia o
addirittura milioni di unità chiamate nucleotidi.
2. Con stupefacente semplicità in natura ci sono soltanto quattro tipi di
nucleotidi: A, T, C, G che sono le iniziali di Adenina, Timina, Citosina e Guanina.
3. I quattro nucleotidi sono a due a due collegati unicamente nella coppia A-T, C-G.
Sono proprio queste coppie che formano i “pioli” della scala, ossia i deboli
collegamenti trasversali tra le due eliche.
4. Le due eliche si possono quindi separare come
le parti di una cerniera. In definitiva ogni elica fa
da supporto a una serie di nucleotidi A, T, C, G
disposti in una successione dalle infinite
combinazioni:
C-T-A-A-C-C-T-G-A-G-A-T-T-C-G-A-T-G-C-C-C-A-T...
5. Un'intera doppia elica arrotolata e avvolta su se
stessa in modo compatto costituisce un
cromosoma; tratti brevi di elica corrispondono
ai geni.
Il DNA contiene delle “istruzioni” che non sono formate
da parole scritte o dette: nel DNA le “parole” sono formate dai nucleotidi disposti in un
determinato ordine, quest'ordine è chiamato sequenza. Ad ogni specifica sequenza,
viene dato il nome di gene. Quindi un gene è una sequenza di nucleotidi che consente
alla cellula di fabbricare le proteine, molecole fondamentali per la costruzione e la
sopravvivenza degli esseri viventi.
COME SI DUPLICA IL DNA
Poichè il DNA porta con sé le informazioni necessarie all'attività delle cellule di cui è
fatto un organismo vivente, prima che una cellula si riproduca, il DNA si duplica, cioè fa
una copia di se stesso da trasmettere a ognuna delle cellule figlie.
1. Grazie all'intervento di alcuni enzimi, la doppia elica si apre, come fosse una
cerniera lampo, e accanto a ciascuno dei due filamenti originari si forma un
nuovo filamento; alla fine del processo si hanno due nuove doppie eliche di DNA
figlie composte entrambe da un filamento originario e da un filamento nuovo.
2. Ognuna delle due doppie eliche figlie è una copia esatta della doppia elica
originale e ogni cellula figlia riceverà una delle due doppie eliche uguali.
L'RNA E LA SINTESI DELLE PROTEINE
Abbiamo visto che il gene è una sequenza di nucleotidi che dirige la costruzione (o
sintesi) delle proteine, tuttavia il gene che è una porzione di DNA non costruisce
direttamente le proteine ma lo fa attraverso la molecola di RNA.
L'RNA è molto simile al DNA, presenta quattro nucleotidi ma al posto della Timina ha
l'Uracile.
Perchè il DNA ha bisogno di un “intermediario” per dirigere la costruzione delle
proteine?
Perchè il DNA è confinato nel nucleo e non può uscirne, mentre l'RNA è in grado di uscire
dal nucleo e portare nel citoplasma le “informazioni” che il DNA gli ha “trasferito”.
La “catena di montaggio” di questo processo segue un percorso che è sempre lo stesso in
tutti gli esseri viventi: la sequenza di DNA (gene) trasferisce l'informazione all'RNA
che dirige la costruzione delle proteine.
Per portare a termine il montaggio di una proteina, occorrono tre tipi di RNA: l'RNA
messagero (m-RNA), l'RNA transfert (t-RNA) e l'RNA ribosomale (r-RNA).
Schema della sintesi delle
proteine: Avviene in due fasi
1. trascrizione di una
sequenza di DNA: sotto
l'azione di un enzima,
l'm-RNa entra nel nucleo
e si dirige verso uno
spezzone di un filamento
di DNA. La doppia elica si
apre e la sequenza di
DNA viene copiata su
uno spezzone di m-RNA
(nel quale al posto della
Timina compare
l'Uracile);
2. traduzione della
sequenza di m-RNA: l'mRNA esce dal nucleo ed
entra nel ribosoma, qui il
r-RNA legge la sequenza
e mette in
corrispondenza di ogni
tripletta di nucleotidi
l'aminoacido
corrispondente. Il t-RNA
attacca gli aminoacidi
tra loro a formare una
lunga catena: la proteina.
IL CODICE GENETICO
In ciascuna molecola di DNA vi sono solo 4 nucleotidi che si ripetono, mentre nella
cellula possono esserci a disposizione fino a 20 aminoacidi. Il codice genetico permette
di individuare gli aminoacidi associando i nucleotidi in terne (triplette). A ciascuna
tripletta corrisponde uno e un solo aminoacido, mentre a ciascun aminoacido
corrispondono più triplette.