molecola DNA

Molecola di DNA
Una molecola di DNA ha la forma di una scala a pioli elicoidale, in cui i montanti sono costituiti da zuccheri e fosfati, e i pioli da coppie di quattro diverse basi azotate: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Una determinata sequenza di coppie di basi azotate costituisce un gene; l'informazione in essa contenuta viene interpretata secondo il codice genetico, che stabilisce una corrispondenza tra basi azotate e amminoacidi. In tal modo i geni regolano la sintesi delle proteine.

Ogni filamento corrisponde ad una catena di nucleotidi. Un nucleotide è costituito dalla combinazione di tre diverse molecole: una base azotata, legata a uno zucchero con 5 atomi di carbonio, a sua volta legato a un gruppo fosforico. Le basi azotate sono di quattro tipi:

•Adenina (A)

•Guanina (G)

•Citosina (C)

•Timina (T)

Le basi A e G appartengono al gruppo di sostanze chiamate purine, mentre C e T appartengono alle pirimidine.

Benché le basi azotate e i nucleotidi non sono la stessa cosa, possiamo parlare di una molecola di DNA avente 200 basi o 200 nucleotidi.
Le molecole di DNA in natura sono molto lunghe, più lunghe delle proteine. In una cellula umana, le molecole di DNA hanno centinaia di milioni di nucleotidi.
Le molecole di DNA hanno due filamenti. I due filamenti sono legati insieme in una struttura ad elica, la famosa doppia elica scoperta da James Watson e Francis Crick nel 1953. Come possono tenersi insieme i due filamenti? Perché ogni base in un filamento è accoppiata con (o legata ad) una base dell'altro filamento. La base A è sempre accoppiata con la base T, e C è sempre accoppiata con G. Nel DNA le due catene di nucleotidi sono antiparallele e complementari. Infatti, data una determinata sequenza in uno dei due filamenti dell'elica, l'altra è fissata automaticamente, in quanto le basi si accoppiano in modo complementare. L'operazione che rende possibile fare ciò è chiamata complementazione inversa. Per esempio, dato il filamento s = AGACGT nella direzione stabilita, facciamo nel modo seguente per ottenere il suo complemento inverso:
Prima invertiamo s, ottenendo s' = TGCAGA, e poi sostituiamo ogni base con il suo complemento, ottenendo ŝ = ACGTCT. (Nota che usiamo il cappelletto sulla s per indicare il complemento inverso del filamento s).

L’informazione genetica risiede nella sequenza delle 4 basi azotate, su ogni filamento (codice genetico). Le 4 basi appaiate possono essere considerate come un alfabeto di 4 lettere chimiche che, combinandosi a gruppi di tre paia, formano le triplette, ossia le parole. Gruppi di triplette collegati tra di loro in una sequenza stabilita formano i geni, cioè le frasi. La successione programmata dei geni lungo tutto il DNA forma il genoma: il nostro patrimonio genetico. Il DNA può autoduplicarsi e dagli anni ’70 è possibile modificare la sequenza del DNA (ingegneria genetica).

Sequenziamento del DNA: Per procedere all'analisi della struttura del DNA, i frammenti di acido nucleico vengono fissati in piastre analoghe a quella qui illustrata, costituite da gel, nelle quali per elettroforesi è avvenuta la separazione delle diverse componenti. In tal modo, ricorrendo a sofisticate elaborazioni al computer, i frammenti possono essere confrontati con sequenze già note ed essere decifrati.

RNA

Le molecole di RNA sono molto simili alle molecole del DNA, con la seguente composizione di base e le differenze strutturali:

•Nell'RNA lo zucchero è ribosio invece di desossiribosio.

•Nell'RNA non troviamo la timina (T); invece, è presente l'uracile (U). Anche l'uracile lega con l'adenina come fa la timina.

•L’RNA non forma una doppia elica ma ha la struttura di una catena semplice. La struttura tridimensionale dell'RNA è di gran lunga più svariata di quella del DNA.

Un'altra differenza tra DNA e RNA è che mentre il DNA esegue essenzialmente una funzione (quella di contenere l'informazione), vedremo che ci sono specie differenti di RNA nella cellula, che eseguono funzioni differenti.
L’RNA è presente in diverse forme, ognuna specializzata in una determinata funzione: RNA messaggero (mRNA), RNA di trascrizione (tRNA), RNA ribosomiale (rRNA).