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Il DNA (acronimo in inglese di “acido desossiribonucleico”) è la base fondamentale delle forme di vita eucariotiche (organismi pluricellulari come gli esseri umani). Al suo interno è raccolta infatti tutta l’informazione genetica di ogni singolo individuo, nonché l’informazione necessaria alla produzione di proteine.
Il DNA si trova contenuto all’interno di ogni cellula, e negli eucarioti si trova concentrato nel NUCLEO, cioè la porzione più interna della cellula stessa (tranne che nelle cellule prive di nucleo come i globuli rossi).
Insieme all’RNA, il DNA è un ACIDO NUCLEICO. Gli acidi nucleici sono molecole così chiamate perché donatrici di protoni H+ proprio come tutti gli acidi, e perché inizialmente scoperti all’interno del nucleo cellulare (solo successivamente, però, ci si è resi conto che questa non è sempre la loro sede).
La struttura del DNA (Immagine non disponibile).
L’informazione genetica racchiusa nel DNA è la stessa per ogni cellula dell’organismo, ma la differenziazione cellulare dipende da come questa informazione viene “letta”, cioè da come viene tradotta (cioè “convertita”) in proteine da parte di un sistema di codifica molto complesso e raffinato presente all’interno di tutte le cellule. Infatti, perché una cellula possa vivere ed assumere determinate caratteristiche, è necessario che l’informazione sotto forma di acidi nucleici venga convertita in proteine, formate da unità (o monomeri) dette “aminoacidi”.
Per fare questo, occorre che il DNA venga prima trascritto in RNA e che poi questo RNA venga tradotto o convertito in aminoacidi che formeranno le proteine. Lungo questo processo, avviene una “modulazione” dell’informazione contenuta nel DNA, vale a dire che alcune sue informazioni saranno lette ed altre no, e questo, come già detto, determina la differenza tra una cellula e l’altra: se sarà cioè una cellula muscolare o una cellula nervosa, una epiteliale o una ossea, una cellula del sangue o cartilaginea, ecc. partendo sempre dalla stessa informazione genetica.
Per questo, anche se una cellula epiteliale e una nervosa hanno lo stesso DNA e quindi la stessa identica informazione genetica, poiché questa viene letta in maniera diversa dal sistema di codifica delle due cellule, esse svilupperanno caratteristiche morfologiche diverse, e la prima sarà in grado di riprodursi mentre la seconda no (per definizione, le cellule nervose non sono in grado di riprodursi, anche se questa nozione è ancora oggetto di dibattito da parte degli studiosi).
Composizione e struttura del DNA
Il DNA è composto da unità fondamentali chiamate NUCLEOTIDI.
Un singolo nucleotide è formato da:
- uno zucchero pentoso (ossia con 5 atomi di carbonio) a struttura ciclica: il desossiribosioo deossiribosio;
- un gruppo fosfato;
- una base azotata.
Le basi azotate che si trovano all’interno del DNA sono di 4 tipi:
- adenina (A)
- guanina (G)
- citosina (C)
- timina (T)
Adenina e guanina si chiamano PURINE; citosina e timina si chiamano PIRIMIDINE. Queste vengono spesso indicate unicamente con l’iniziale del loro nome (A, G. C e T).
Ciascun nucleotide è sempre composto dallo zucchero deossiribosio e da un gruppo fosfato, ma ciò che varia è il tipo di base azotata che contiene. Perciò, dal momento che le basi azotate presenti nel DNA sono 4, sono 4 anche i tipi di nucleotide diversi da cui il DNA è formato.
Ognuna delle basi azotate si lega al desossiribosio di ciascun nucleotide attraverso un legame N-glicosidico. Base azotata + desossiribosio formano un NUCLEOSIDE. Quando viene aggiunto anche il gruppo fosfato, il nucleoside diventa NUCLEOTIDE.
ATTENZIONE!Anche AMP (adenosin-monofosfato), ADP (adenosin-difosfato) e ATP (adenosin-trifosfato), che sono composti dispensatori di energia per la cellule (ma in forma ciclica svolgono anche la funzione di “secondi messaggeri , come l’AMP ciclico) sono nucleotidi, anche se non fanno parte del DNA! Inoltre, lo zucchero da cui sono composti non è il desossiribosio ma il ribosio, come l’RNA).
Il deossiribosio si lega a una base azotata e contemporaneamente al gruppo fosfato. Con il gruppo fosfato, però, lo zucchero forma un legame COVALENTE.
Dal momento che i nucleotidi sono monomeri del DNA, il DNA è un polimero, formato appunto da sequenze di nucleotidi che si ripetono lungo ogni singolo filamento.
Il DNA è infatti costituito da due filamenti (o catene) nucleotidici che si avvolgono tra di loro formando una doppia elica. Quest’ultimo termine deriva dal fatto che i due filamenti di DNA non sono lineari (cioè dritti), ma sono avvolti a spirale destrogira, con la spirale di DNA che presenta un avvolgimento a elica con l’altro filamento complementare.
I due filamenti spiralizzati assumono dunque la forma di una “scala a pioli” i cui montanti, anziché essere dritti, si trovano “torti” a spirale. I montanti sono costituiti dal deossiribosio e dal gruppo fosfato dei nucleotidi. I pioli, invece, sono le basi azotate legate al deossiribosio, che sporgono al’interno della spirale. Grazie alla presenza delle basi azotate all’interno della spirale, ciascuno dei due filamenti si lega all’altro.
Sono le basi azotate di ciascun nucleotide, infatti, a formare legami con la base azotata del filamento opposto: l’adenina si lega con la timina (e viceversa), mentre la citosina si lega con la guanina (e viceversa), attraverso legami a idrogeno. Una purina, dunque, si lega sempre con la pirimidina COMPLEMENTARE, e viceversa una pirimidina con la sua purina COMPLEMENTARE.
I legami fra basi azotate si chiamano LEGAMI A IDROGENO. Per la precisione, tra adenina e timina si formano 2 legami a idrogeno, mentre tra la citosina e la guanina 3 legami a idrogeno. Perciò, quest’ultimo legame è più resistente del primo, anche se in generale il legame a idrogeno è un legame debole, e perciò più facilmente distruttibile di quello tra deossiribosio e fosfato o tra deossiribosio e base azotata.
La struttura a doppia elica del DNA (Immagine non disponibile).
Ciascun filamento ha un’estremità terminale da cui sporge un gruppo 5-‘ OH (5’) e una da cui sporge un gruppo 3’– OH (3’). I filamenti si dispongono l’uno di fronte all’altro in maniera antiparallela, cioè in modo che l’estremità 5’ di uno sia legata all’estremità 3’ dell’altro, e viceversa.
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