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Il DNA: istruzioni per la vita
Bibliografia
I colori della Biologia
Gatti- Giusti- Anelli
Ed. Pearson
Una divisione equa
Quando una cellula si divide, si formano due nuove cellule che contengono
esattamente le stesse informazioni della cellula madre e sono identiche fra
loro.
Il DNA contiene la “ricetta” per costruire e far funzionare un
organismo.
Ogni volta che una cellula si divide e si formano due nuove
cellule, la cellula originaria duplica il proprio DNA, in modo che le
cellule figlie ricevano entrambe le stesse informazioni.
Questo è possibile grazie alla struttura del DNA,
una doppia elica in cui ciascun filamento funziona come uno stampo
per creare copie identiche all’originale.
La struttura del DNA
I primi scienziati a descrivere la struttura del DNA (acido
desossiribonucleico), la molecola che contiene le istruzioni
per la vita”, furono James D. Watson e Francis Crick .
La doppia elica del DNA a. Watson e Crick con il loro modello di DNA.
Il modello tridimensionale del DNA proposto nel 1953 da
Watson e Crick è noto come modello a doppia elica.
Il DNA è un acido nucleico formato da monomeri chiamati nucleotidi. Ogni
nucleotide, a sua volta, è formato da un gruppo fosfato, una base azotata –
timina (T), adenina (A), guanina (G), citosina (C) – e una molecola
di desossiribosio, uno zucchero semplice.
La struttura di un nucleotide
Il DNA ha questa struttura in tutti gli organismi viventi.
Il patrimonio genetico negli organismi unicellulari è contenuto in
una sola molecola di DNA circolare, invece quello degli organismi
pluricellulari è contenuto in più molecole lineari.
Generalmente, organismi più complessi hanno genomi più
grandi: possono variare da qualche migliaia di paia di basi
in alcuni batteri a diversi miliardi di paia di basi nelle piante
e negli animali.
La struttura del DNA è simile a una scala a pioli attorcigliata su se
stessa: i due montanti sono costituiti dalla successione di zuccheri
e gruppi fosfato. I pioli sono coppie di basi azotate, che possono
appaiarsi tramite legami a idrogeno in due soli modi possibili,
secondo una regola di complementarità delle basi: adenina con
timina (A-T) e citosina con guanina (C-G).
La doppia elica del DNA. La struttura del DNA è simile a una scala a pioli avvolta su se
stessa.
Un efficiente sistema di duplicazione
Come afferma la teoria cellulare, tutte le cellule derivano
da altre cellule.
La generazione di nuove cellule avviene sempre attraverso
un processo di divisione cellulare in cui una cellula
originaria che si divide fornisce tutti i materiali necessari
per la costruzione di due nuove cellule identiche
fra loro e a se stessa.
Per duplicarsi, la doppia elica del DNA si srotola e si apre,
come una cerniera lampo.
Via via che la “cerniera” si apre, i legami a idrogeno
si rompono e nuovi nucleotidi liberi, presenti nel nucleo,
si appaiano ai nucleotidi complementari di ciascuno
dei due filamenti e si legano tra loro grazie a un enzima
chiamato DNA polimerasi.
La duplicazione Il DNA si srotola e i due filamenti si separano; ai nucleotidi
di ciascuno di essi si legano, con la regola della complementarità delle basi,
nuovi nucleotidi complementari.
Ciascuno dei due filamenti funziona quindi da “stampo” per la
costruzione di un nuovo filamento. Alla fine del processo, i due
doppi filamenti prodotti si riavvolgono a elica. Ogni nuova doppia
elica risulta formata da due filamenti, uno vecchio e uno nuovo:
per questo si parla di duplicazione semiconservativa del DNA.
Alla base della capacità di duplicazione del DNA c’è la complementarità delle
basi azotate. La sequenza delle basi in uno dei filamenti della doppia elica,
infatti, determina in modo inequivocabile la sequenza delle basi sull’altro
filamento.
Filamenti vecchi e nuovi Ogni nuova molecola di DNA è formata da un
filamento vecchio (in azzurro) e da uno nuovo complementare (in giallo).