Appunti di scienze: il dna

di Susy Tescione difficoltà: media

Appunti di scienze: il dna Oggi sappiamo che i geni contengono delle informazioni che indicano a un organismo come svilupparsi. Ne consegue che i geni devono essere in grado di duplicarsi senza perdere informazioni. Le molecole organiche che permettono tutto ciò sono i cosiddetti 'acidi nucleici', presenti in tutte le cellule e nei virus. DNA e RNA sono propri acidi nucleici e determinare la loro struttura molecolare e la loro funzione è stata una delle maggiori sfide della biologia moderna. Ecco degli appunti di scienze sul DNA.

1 Nelle cellule esistono due tipologie di acidi nucleici: l'acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA). Dalle analisi chimiche si è scoperto che nelle cellule il DNA è presente nel nucleo, nei mitocondri e nei cloroplasti, mentre l'RNA si trova sia nel nucleo che nel citoplasma. I mattoni fondamentali che compongono gli acidi nucleici sono detti 'nucleotidi'. La molecola di un nucleotide è formata da una molecola di zucchero, un gruppo fosfato e una molecola di una base azotata. Il 'ribosio' è lo zucchero presente nelle molecole dell'RNA mentre nel DNA abbiamo il desossiribosio, che differisce perché ha un atomo di ossigeno in meno. Il DNA ha 4 basi azotate: adenina, guanina, citosina, timina, indicate con le iniziali (A, G, C, T). I nucleotidi si uniscono tra loro a formare un acido nucleico, formando cioè una catena nucleotidica. Questa catena ha una spina dorsale composta da molecole di zucchero e gruppi fosfati mentre le basi azotate si collocano lateralmente. Una molecola di DNA può contenere fino a 5 milioni di nucleotidi.

2 Nel 1953 Watson e Crick proposero la loro idea sulla composizione del DNA. Essi ipotizzarono che la molecola di DNA fosse costituita da due catene nucleotidiche avvolte l'una intorno all'altra in forma di 'doppia elica'. Questa molecola può essere paragonata a una scala in cui i due montanti sono formati da desossiribosio e gruppi fosfati, mentre i pioli sono costituiti ognuno da una coppia di basi azotate in cui A è sempre legata a T e C è legata a G. Le basi azotate sono così collegate perché citosina e timina sono 'pirimidine', cioè basi azotate formate da una molecola esagonale. Invece adenina e guanina sarebbero 'purine', basi azotate costituite da una molecola esagonale unita a una pentagonale.

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3 Abbiamo detto che il materiale genetico ha bisogno di riprodursi fedelmente.  Per questo Watson e Crick, che ricevettero nel 1962 il Nobel, avevano intuito come il DNA si replicava.  Approfondimento La struttura del DNA e RNA (clicca qui) Possiamo immaginare che i filamenti della molecola di DNA si separino tra loro come i lembi di una lampo che si apre.  A questo punto le basi azotate rimaste scoperte vanno a legarsi a nucleotidi liberi presenti nelle vicinanze.  Se i nucleotidi che hanno aderito a ognuno dei due filamenti del DNA si legano l'uno all'altro, si ottengono due molecole di DNA identiche alla molecola di DNA originaria.  Quindi ognuno dei due filamenti della molecola 'madre' funge da stampo per la costruzione di un nuovo filamento.. 

4 Il legame fondamentale tra il DNA e il funzionamento della cellula è costituito dalle proteine. Cioè la funzione principale del DNA, oltre duplicare se stesso, è indicare alla cellula quali proteine fabbricare. Numerosi esperimenti hanno confermato che gli aminoacidi contenuti nelle proteine sono codificati da triplette di basi azotate, o 'codoni', che costituiscono la base del codice genetico. Il problema è quindi come le istruzioni contenute in questo codice di triplette sono utilizzate dalla cellula. Infatti mentre il DNA si trova nel nucleo, le proteine vengono sintetizzate nel citoplasma, sui ribosomi. Oggi sappiamo che il DNA funziona da stampo per la costruzione di un altro tipo di acido nucleico, detto 'RNA messaggero'(mRNA), che trasporta dal nucleo al citoplasma le istruzioni per la sintesi proteica.

5 RNA differisce dal DNA per 4 aspetti particolari: contiene come zucchero il ribosio e non il desossiribosio; è composto da una catena nucleotidica singola e non da due catene a doppia elica; contiene come base azotata l'uracile e non la timina; è molto più corto del DNA, poiché non contiene più di un migliaio di nucleotidi. Si è così giunti all'idea che le informazioni possono fluire unicamente nel senso che va dal DNA alle proteine ma non in senso opposto. Cioè variazioni del DNA possono modificare le proteine ma variazioni nelle proteine non modificano il DNA.

6 Per quanto riguarda la sintesi proteica, nel citoplasma l'RNA messaggero si attacca a un ribosoma e fa in modo che gli aminoacidi si uniscano nell'ordine richiesto dal DNA per formare un determinato polipeptide. Ciò viene fatto grazie all'aiuto di un altro tipo di acido nucleico, l'RNA Transfer (tRNA), chiamato così perché trasferisce gli aminoacidi ai ribosomi. Il processo di sintesi proteica in base alle istruzioni contenute nell'mRNA viene detto 'traduzione', cioè su un ribosoma l'mRNA viene tradotto in una proteina.

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