DNA

DNA

(sigla dell’ingl. Desoxy- (o Deoxy-) riboNucleic Acid) Uno degli acidi nucleici presenti in tutti gli organismi, eucarioti, procarioti e virus.

La natura chimica

Il DNA è una macromolecola costituita da desossiribosio, un carboidrato a 5 atomi di carbonio (pentosio), da acido ortofosforico e da 4 basi azotate: 2 puriniche, adenina (A) e guanina (G), e 2 pirimidiniche, citosina (C) e timina (T). L’unità fondamentale della molecola è il nucleotide, formato dall’unione di una base azotata con il pentosio. Le unità nucleotidiche sono tenute insieme mediante un legame fosfodiestere tra il carbonio in posizione 5’ di un pentosio e il carbonio in posizione 3’ del pentosio successivo.

Struttura e composizione del DNA

A eccezione di alcuni virus, nei quali il DNA è formato da un’unica catena, negli altri organismi è costituito da due catene di polinucleotidi che formano una doppia elica. Queste catene hanno polarità opposta, sono cioè antiparallele; il loro scheletro è rappresentato da residui di desossiribosio alternati a residui fosforici, mentre le basi azotate, affacciate all’interno della catena perpendicolarmente all’asse, contribuiscono a mantenere rigida la struttura mediante la formazione di legami idrogeno tra basi di una catena con basi dell’altra catena. In virtù del numero e della direzionalità dei legami idrogeno che possono formare, le basi azotate si appaiano tra loro in modo specifico: l’adenina con la timina, e la citosina con la guanina. Questa specificità di accoppiamento di basi costituisce la caratteristica principale della struttura tridimensionale del DNA ed è la chiave della trascrizione delle informazioni durante la replicazione del DNA. La complementarità delle basi azotate fa sì che il rapporto A/T e G/C sia sempre uguale a 1. La doppia elica è una struttura regolare: contiene circa dieci coppie di basi per ogni spira, per una lunghezza di 34 Å (1 Å = 10 nm).

Specificità del DNA

In tutte le cellule di una stessa specie, animale o vegetale, la composizione del DNA è costante e non viene modificata dall’età, dalle condizioni di crescita e dai diversi fattori ambientali. Inoltre, le diverse specie di uno stesso genere hanno una composizione in basi molto simile. Sulla successione delle basi nel DNA si fonda il codice genetico (➔), la cui unità costitutiva è formata da una sequenza di 3 basi (chiamata tripletta). Ogni segmento di DNA, contenente l’informazione per sintetizzare una particolare molecola proteica, costituisce un gene.

La replicazione

La struttura a doppia elica scoperta da F. Crick e J.D. Watson nel 1953 è alla base della capacità di autoreplicazione del DNA. Il processo di rottura dei legami idrogeno porta alla separazione delle due eliche complementari; ogni elica funge da stampo per la formazione di un nuovo filamento, complementare al primo, che avviene per mezzo di enzimi chiamati DNA-polimerasi. Questo tipo di duplicazione (replicazione) è detta semiconservativa. La replicazione del DNA inizia in modo tipico in punti specifici del cromosoma chiamati origini di replicazione e si estende in una sola direzione (dall’estremità 5’ all’estremità 3’). Il processo di replicazione è di importanza fondamentale perché permette la trasmissione dell’informazione dalle cellule madri alle cellule figlie durante la mitosi.

La trascrizione

Il DNA contiene le informazioni per la sintesi di diversi tipi di RNA, quali l’RNA messaggero (mRNA), l’RNA ribosomale (rRNA), l’RNA transfer (tRNA) e i microRNA. Il processo che porta alla formazione dell’RNA a partire dal DNA viene chiamato trascrizione. Dall’mRNA si originano le proteine mediante un processo chiamato traduzione o sintesi proteica, una complessa attività che si svolge nel citoplasma e che richiede tutti i vari tRNA che trasportano gli amminoacidi al ribosoma legato all’mRNA (inizio); il ribosoma fa corrispondere il codone sull’mRNA con l’anticodone sul tRNA e si forma così la catena polipeptidica che si allunga con l’aggiunta progressiva di amminoacidi (allungamento); quando la catena polipeptidica è terminata, l’mRNA conclude con una tripletta non senso, e il prodotto così ottenuto viene rilasciato (terminazione).