DNA

Dizionario di Medicina (2010)

DNA

Andrea Carfi
Laura Fontana

(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).

DNA

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.

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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).

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Legami idrogeno

Legami idrogeno